Détermination de l`énergie massique de vaporisation de l`eau Ee

Chap 7
TP 1S
Détermination de l'énergie massique de vaporisation de l'eau
Notions et contenus
Variation de température et transformation
physique d'un système par transfert thermique.
Compétences attendues
Pratiquer une démarche expérimentale pour mesurer une
énergie de changement d'état.
La transpiration permet à l'organisme de se refroidir lors d'un effort.
L'eau de la sueur, pour s'évaporer doit recevoir de son énergie massique de vaporisation.
En cédant ainsi de l'énergie à la sueur, le corps se refroidit.
Quelle expérience peut-on réaliser pour déterminer l’énergie massique de vaporisation de l'eau ?
A partir des informations ci-dessous, vous rédigerez un compte-rendu, dans lequel :
 vous décrirez le protocole expérimental retenu,
 vous indiquerez vos résultats et donnerez une valeur approchée de l’énergie massique de
vaporisation de l’eau Lvap (en J.kg-1) à laquelle vous aboutissez.
 vous commenterez et critiquerez vos résultats : écart par rapport à la valeur de référence, critique
de la méthode…
Doc 1 : Energie massique de vaporisation d’une
espèce
L’énergie massique de vaporisation d’une espèce,
notée Lvap exprimée en J.kg-1 est l'énergie nécessaire
pour vaporiser 1kg de cette espèce.
Dans les tables, on peut trouver avec précision la valeur
de l’énergie massique de vaporisation de différentes
espèces :
- Lvap (eau) = 2,26  106 J.kg-1
- Lvap (éthanol) =8,55  105 J.kg-1
Doc 4 -Matériel et produits disponibles :
- eau distillée +bécher 150mL ;
- un ballon à fond plat ;
- un chauffe ballon de puissance nominale connue ;
- une balance électronique au cg (mmax = 400g) ;
- un chronomètre.
- thermomètre
Doc 2- Energie électrique
Un appareil électrique de puissance Pe
fournit pendant la durée t l’énergie
électrique Ee :
Ee = Pe  t.
avec Ee en joules(J), Pe en watt (W) et t
en seconde (s)
Doc 5 - Ecart relatif
Si la grandeur mesurée a une valeur de
référence Xréférence et une valeur mesurée
Xmesurée, alors l’écart relatif est :
r = Xmesurée - Xréférence
Xréférence
On admet que le résultat d’une mesure est
correct si r est inférieur à 5%.
Critique de la méthode
L’hypothèse d’un transfert total entre l’énergie électrique et l’énergie de vaporisation est bien entendu
fausse. La puissance
nominale du chauffe ballon est différente de la puissance réellement reçue.
On reste bien éloigné de la valeur tabulée sous une pression normale : Lvap = 2,26 ´ 106 J/kg.
Cette méthode est en revanche facile à mettre oeuvre. Elle est propice à une démarche d’investigation et à
une critique de la
méthode.
Remarque : il est possible de mesurer la puissance électrique reçue par le chauffe ballon à l'aide d'un
Wattmètre (compteur
d'énergie disponible en magasin de bricolage).