Exercice thermodynamique s1 calorimétrie fusion d'un glaçon

Exercice 1 : Fusion de la glace

Une masse MS = 1,00kg de glace, initialement à la température t1 = -20°C, est placée au contact d’un thermostat de température t0 = 0°C. En fin de transformation, la masse MS est entièrement liquide.

Données : Chaleur latente massique de fusion de la glace : lfus(P0=1bar, t0) = 334 kJ.kg-1, capacité thermique de la glace (supposé constante) : cg = 2,09 kJ.kg-1.K-1.

à Calculer la variation d’enthalpie AH de la masse MS au cours de cette évolution.

Exercice 2 : Equilibre Eau-Glace

Un calorimètre thermiquement isolé et de capacité thermique négligeable contient une masse ML = 1,00kg d’eau liquide, initialement à la température t2 > t0 = 0°C. Une masse MS = 1,00kg de glace, initialement à la température t1 = -20°C, est ajoutée dans le calorimètre.

Données : Chaleur latente massique de fusion de la glace : lfus(P0=1bar, t0) = 334 kJ.kg-1, capacité thermique de la glace et de l’eau (supposées constantes) : cg = 2,09 kJ.kg-1.K-1, et ceau = 4,18 kJ.kg-1.K-1.

à Déterminer et calculer la température minimale t2min de la masse ML d’eau liquide pour laquelle, à l’équilibre, toute l’eau est sous forme liquide.

Exercice 3 : Formation de glace

Un cylindre aux parois diathermanes (laisse passer la chaleur) est plongé dans un bain eau-glace à la température t1 = 0°C. Ce cylindre contient n = 1 mol d’un gaz parfait diatomique, initialement à la pression P1 = 3 bar. On réalise une détente réversible du gaz jusqu’à ce que sa pression soit P2 = 1 bar.

Données : Chaleur latente massique de fusion de la glace sous la pression atmosphérique lfus = 334 kJ.kg-1.

1. Exprimer le transfert thermique Q échangé par le gaz avec le bain eau-glace au cours de la détente. Le calculer.

2. En déduire la masse mg de glace formée dans le bain eau- glace.

Exercice 4 : Mesure de chaleur latente de fusion

Un calorimètre, de capacité thermique C = 84 J.K-1, contient une masse m1 = 530g d’eau liquide à la température t1 = 25°C. On y introduit une masse m2 = 49g de glace à la température t2 = 0°C. La température d’équilibre mesurée et tf = 16,5°C.