AL7SP12TEPA0111-Corriges-des-exercices-Partie-02

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Physique
Exercice 1
Exercice 2
Corrigé des exercices
148 Corrigé de la séquence 7 – SP12
Faire bouillir de l’eau
1 Pour passer de 15°C à 100°C (température d’ébullition de l’eau sous la pression
atmosphérique normale), il faut fournir aux 2 litres d’eau une énergie :
3 5
Q = 2× 4, 18. 10 × ( 100 − 15) = 7, 1. 10 J.
On a admis que 2 L d’eau avaient une masse de 2 kg.
75
Comme l’eau reçoit de la plaque électrique : q = 1000 × = 750 J
100
à chaque seconde, il faudra donc chauffer l’eau pendant :
5
7, 1. 10
∆t = = 947 s soit 15 min et 47 s. pour qu’elle commence à bouillir.
750
2 Quand on a chauffé l’eau plus d’un quart d’heure, elle se met à bouillir et sa
température va rester égale à 100°C puisqu’elle change d’état et se transforme
en vapeur d’eau (on suppose que l’eau est pure !).
À partir de 15 min et 47s , l’eau va recevoir une énergie :
Q' = 750 × 3600 − 947 = 2 0 10 J.
6
( ) , .
Sachant qu’il faut 2257 kJ (soit 2 257 10 6
, . J ) pour vaporiser 1 kg d’eau, on en
déduit la masse d’eau qui va passer à l’état gazeux :
6
2, 0. 10
m = = 0, 89 kg.
6
2, 257. 10
En admettant toujours qu’un litre d’eau a une masse de 1 kg, il ne restera
donc plus dans la casserole que 1,11 L sur les 2 L que la ménagère avait mis
au début.
Du fer rouge dans l’eau
Le morceau de fer rouge cède à l’eau du baquet une énergie :
Q1 = m 1.c fer. ∆θ 1.
L’eau du baquet reçoit de la part du fer rouge une énergie :
Q2 = m 2.c eau. ∆θ2.
On doit donc écrire : Q1 = Q2 m 1.c fer. ( θ1i − θf ) = m 2.c eau. ( θf − θ2i
).
On en déduit que la température finale est donnée par :
θf .(m 1.cfer + m 2.ceau ) = m 1.c fer. θ1i + m 2.c eau. θ2i
m θ θ
Soit : θ
1.c fer. 1i + m 2.c eau. 2i
f =
.
(m 1.cfer + m 2.c eau )