TP N°2 DETERMINATION DE LA CHALEUR LATENTE DE FUSION

Université ABOU-BEKR BELKAID
Faculté des sciences
Département de chimie
2008/2009
LMD-SM/ST
2ème semestre
TP N°2
DETERMINATION DE LA CHALEUR LATENTE DE FUSION DE LA
GLACE « Lf »
RAPPELS THEORIQUES
•
Chaleur spécifique
La chaleur spécifique ou massique d’un corps « c »(J.kg-1.K-1)ou (cal.kg-1.K-1) est la
quantité de chaleur qu’il faut fournir (ou prendre) à l’unité de masse de ce corps pour que sa
température s’élève de 1°C.
mc=C, capacité calorifique du corps (J/K)ou (cal/K).
• Valeur en eau :
L’équivalent en eau (ou valeur en eau) d’un système est la masse d’eau « μe »
échangeant la même quantité de chaleur avec l’extérieur quand il subit la même variation de
température.
m.c.∆T = μeceau. ∆T
∆T= (tf-ti)
Pour un calorimètre, la valeur en eau c’est la masse d’eau qui prélève la même quantité de
chaleur que le calorimètre et ses accessoires (thermomètre, agitateur…).
m.c = Ccal (capacité calorifique du calorimètre).
• Chaleur latente L:
- C’est la chaleur cédée ou fournie qui conduit à un changement d’état à la même température
tchangement.
- Dans le cas de la fusion de la glace, c’est la quantité de chaleur nécessaire pour faire passer
l’unité de masse de glace à température constante (t=0°C) de l’état solide à l’état liquide.
Lf (J/kg) ou (cal/kg).
Lf chaleur latente de fusion
• Mesure des quantités de chaleur :
- La mesure est toujours supposée faite dans un calorimètre adiabatique, c'est-à-dire sans
échange de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur.
∑Qi = 0
avec Qi = mi.ci.∆T lorsque l’échange est du à un changement de température
Qi=mi.L lorsque l’échange est du à un changement d’état.
- Une masse m1 d’eau de chaleur spécifique connue est introduite dans le dispositif
calorimétrique : l’ensemble (eau+dispositif calorimétrique) atteint l’équilibre thermique à la
température t1. Si Ccal représente la capacité calorifique du calorimètre, celle de l’ensemble
est (m1c1+Ccal).
- On introduit dans l’eau du calorimètre un fragment de glace de masse m2 et chaleur
spécifique c2, porté à la température t2. Le système constitué par l’eau, le récipient et la glace
évolue vers un nouvel état d’équilibre thermique à la température uniforme tf : cette évolution
a lieu à pression constante, sans travail autre que celui des forces de pression et sans échange
de chaleur avec l’extérieur. La loi du mélange généralisée, dans le cas de plus de deux corps
mis en contact thermique, nous permet d’écrire :
∑Qi = 0
Si t2 = 0
( m1c1 + Ccal) (tf-t1) + m2Lf + m2c1(tf-t2) = 0
( m1c1 + Ccal) (tf-t1) + m2c2(0-t2) + m2Lf + m2c1(tf-0) = 0
Si t2 < 0
D’où la valeur de Lf quand on connaît Ccal.
BUT
Déterminer la chaleur latente de fusion de la glace.
APPAREILS ET MATERIEL
- Calorimètre - Thermomètre - Balance
- Eprouvette graduée - Erlenmayer
- Cubes de glace – Eau
Attention au thermomètre: éviter les chocs physiques et thermiques
MODES OPERATOIRES
I- Détermination de la capacité calorifique du calorimètre « Ccal »
1. Prendre 250 ml (m1=250g) d’eau à l’aide de l’éprouvette graduée.
2. Mettre l’eau dans le calorimètre, puis mesurer sa température avec le thermomètre (t1),
c’est la température initiale de l'eau et du calorimètre.
3. Prendre 250 ml d’eau à l’aide de l’éprouvette graduée, mettre cette quantité dans un
erlenmayer.
4. Chauffer l’erlen dans un bain-marie. Ensuite mesurer la température de l’eau chaude (t2).
5. Verser l’eau chaude dans le calorimètre. (Cette partie doit être rapide pour éviter le
refroidissement de l’eau.)
6. Mesurer la température d’équilibre (teq1).
II- Détermination de la chaleur latente de fusion de la glace
1. Verser 250ml d’eau froide dans le calorimètre.
2. Mesurer la température du calorimètre t1
3. Peser la masse m3=30g d’un glaçon, puis mesurer sa température (t3).
4. Déposer l'échantillon de glace dans le calorimètre.
5. Agiter sans arrêt et suivre la variation de la température en fonction du temps jusqu’à la
fusion totale de toute la quantité de glace (teq2).
QUESTIONS
Remplir le tableau ci-dessous pour la 2èmeexpérience
Temps (s)
Température
(°C)
1-Donner les expressions des chaleurs échangées Qcal, Qeau et Qglace
2-Donner la loi généralisée à l’équilibre thermique pour chaque expérience ( ∑Qi= ? )
3-Calculer la capacité calorifique du calorimètre (Ccal).
4-Déduire la valeur en eau du calorimètre (µe).
5-Calculer la chaleur latente de fusion de la glace (Lf). Comparer la valeur expérimentale avec
la valeur donnée dans les tables de thermodynamique (Lf =80cal/g).
6- Quelles sont les causes d'incertitude ?
7- Déduire la chaleur latente de solidification (Ls).
Données : Cp(H2O)liquide=1cal.g-1.K-1
Cp(H2O)solide=0,5cal.g-1.K-1