Capacité thermique massique du cuivre

Capacité thermique massique du cuivre
But : Déterminer de façon expérimentale la capacité thermique massique du cuivre.
Hypothèse : Je devrais obtenir une capacité thermique massique près de 0,38 J/g°C, puisqu'il s'agit de la
valeur qu'on retrouve pour le cuivre dans le tableau 3.6 du manuel «Observatoire» p.75.
Protocole :
Variables : Ti (eau et cuivre), Tf (eau et cuivre), V (eau), m (cuivre)
Matériel : Thermomètre, cylindre gradué, balance, verre de polystyrène, calorimètre,
plaque chauffante, béchers, solide de cuivre, eau distillée, etc.
Manipulations : 1- Chauffer de l’eau du robinet dans un bécher à environ 80 °C.
2- Peser le solide de cuivre.
3- Mettre 100 ml d'eau distillée dans un verre de polystyrène.
4- Placer le verre de polystyrène dans un calorimètre.
5- Noter la température de l'eau du verre de polystyrène.
6- Immerger le solide de cuivre dans l'eau chaude (environ 80°C)
pendant au moins 3 minutes. Noter la température de l’eau.
(Ti du cuivre)
7- Insérer immédiatement après le solide de cuivre dans le verre de
polystyrène et fermer le calorimètre.
8- Attendre et noter la température maximale atteinte par l'eau
contenue dans le verre de polystyrène.
Données :
Volume (V)
(ml)
Masse (m)
(g)
100
------
-----73,28
Eau distillée
Solide de cuivre
Analyse :
1- Masse de l'eau (meau)
Température
initiale (Ti)
(°C)
21
62
Température
finale (Tf)
(°C)
23,5
23,5
2- Chaleur absorbée par l'eau (Q eau)
 = m/V
m = V = (1 g/ml) (100 ml) = 100 g
Qeau = mc(Tf – Ti)
Qeau = (100g) (4,19 J/g°C) (23,5°C – 21°C) = +1047,5 J
3- Chaleur dégagée par le cuivre (Qcuivre)
Qcuivre = - Qeau = -1047,5 J
(Loi de la conservation de l'énergie)
4- Capacité thermique massique du cuivre (ccuivre)
Qcuivre = mc(Tf – Ti)
Ccuivre =
Q
=
- 1047,5 J
=
m(Tf – Ti)
(73,28 g) (23,5°C – 62°C)
0,37 J/g°C
Plausibilité : La valeur de 0,37 J/g°C obtenue comme capacité thermique massique du
cuivre est très plausible. Elle est assez près de la valeur théorique (0,38 J/g°C).
La différence peut facilement s'expliquer par des pertes de chaleur dans l'air,
dans le thermomètre sur les parois et ailleurs, mais surtout au manque de
sensibilité du thermomètre. L'hypothèse est vérifiée.
Conclusion : La capacité thermique massique du cuivre trouvée expérimentalement est de 0,37 J/g°C