Équilibre thermique, changement d’état, dilatation linéique et volumique
par bernard.vuilleumier
– Champ : échanges thermiques, changement d’état, dilatation
– Documents autorisés : calculatrice, Formulaires et Tables CRM
– Date, lieu et durée : mardi 13 novembre, salle 18, 13h25, 95’.
Exercice 1
Une tasse en pyrex a une masse de 120 g. Elle contient une cuillère en argent de 50 g. Le tout est à la température de 20 °C. On verse dans la tasse 250 g d’eau à 90 °C. Quelle est la température d’équilibre du système ? Chaleur massique du verre : 840 J par kg et par K, chaleur massique de l’argent : 230 J par kg et par K.
Exercice 2
Une bouteille thermos contient 250 g d’eau à 10 °C. Si on y verse 50 g d’eau à 25 °C, l’équilibre s’établit à 12 °C. Déterminez la valeur en eau et la capacité thermique de cette bouteille thermos.
Exercice 3
On met en contact 1 kg d’eau à 20 °C et 100 g de glace à -20 °C. Quelle est la température de l’eau lorsque toute la glace a fondu ?
Exercice 4
On chauffe 200 g d’eau contenue dans une bouteille thermos à l’aide d’un corps de chauffe d’une puissance de 492 W. On reporte la température de l’eau en fonction du temps sur un premier graphique. Lorsque l’eau atteint 100 °C et commence à bouillir, on reporte sa masse en fonction du temps sur un deuxième graphique :
Déterminez à partir de ces graphiques la chaleur massique de l’eau ainsi que sa chaleur latente de vaporisation en expliquant votre démarche.
Exercice 5
Une tige de cuivre a une longueur de 2 m à la température de 0 °C. On veut fixer bout-à-bout deux tiges, l’une de fer, l’autre d’aluminium, de manière que, à toute température, la tige composée a la même longueur que la tige de cuivre. Quelles doivent être les longueurs des tiges de fer et d’aluminium ?
Exercice 6
Un thermomètre est constitué d’une capsule de verre soudée à un tube très fin. Le volume intérieur de la capsule est de 50 mm3