Cuestionario: Étude expérimentale de la chaleur latente — 9 preguntas

1. Quel est le principe fondamental du bilan d'énergie dans l'étude de la fusion de l'acide stéarique et de l'acier ?

A. L'énergie totale du système augmente au cours de la fusion.

B. L'énergie est créée lors de la fusion, ce qui explique la libération de chaleur.

C. L'énergie échangée entre les corps est nulle si le système est isolé.

D. L'énergie échangée par le système est conservée, c'est-à-dire que la somme des échanges est nulle.

Answer: (D)

Explicación

Dans un système isolé, le bilan d'énergie stipule que l'énergie totale reste constante. Ainsi, l'énergie échangée par un corps est compensée par celle de l'autre, ce qui signifie que la somme des échanges est nulle. Cela permet de calculer la chaleur latente en utilisant les variations de température et d'énergie.

2. Quelle est l'énergie nécessaire pour faire passer une substance de solide à liquide à température constante, connue sous le nom de?

A. Chaleur sensible

B. Chaleur latente de fusion

C. Capacité thermique massique

D. Énergie thermique totale

Answer: (B)

Explicación

La chaleur latente de fusion correspond à l’énergie nécessaire pour passer une substance de solide à liquide à température constante. Elle n’influence pas la température pendant la fusion, contrairement à la chaleur sensible.

3. Comment calcule-t-on la chaleur latente de fusion de l'acide stéarique à partir des mesures expérimentales ?

A. En utilisant uniquement la masse d’eau et la température finale.

B. En multipliant la masse de cire par la différence de température.

C. En mesurant la température de fusion directement.

D. En divisant l'énergie absorbée lors de la fusion par la masse de cire utilisée.

Answer: (D)

Explicación

La chaleur latente de fusion est déterminée en mesurant l'énergie absorbée ou libérée lors de la fusion, puis en la divisant par la masse de la substance fondue. La formule est $L_{acide} = rac{ ext{énergie lors de la fusion}}{m_A}$, ce qui nécessite la connaissance de l'énergie échangée lors de la fusion.

4. Selon la fiche, quelle est la valeur attendue de la chaleur latente de fusion de l’acide stéarique en J/g?

A. 198 J/g

B. 207 J/g

C. 150 J/g

D. 250 J/g

Answer: (A)

Explicación

La chaleur latente de fusion de l’acide stéarique est attendue autour de 198 J/g comme précisé dans la fiche. La valeur de 207 J/g concerne l’acier, pas l’acide stéarique.

5. Dans le contexte de la coulée continue de l'acier, quelle est la relation permettant de déterminer la masse d’eau nécessaire pour solidifier 1 g d’acier à 20°C sans vaporisation ?

A. $m_{eau} = rac{c_{eau} imes ( heta_{eau} - heta_{f})}{L_{acier}}$

B. $m_{eau} = rac{c_{acier} imes ( heta_{initial} - 20)}{L_{acier}}$

C. $m_{eau} = rac{c_{eau} imes ( heta_{initial} - 20)}{c_{acier} imes ( heta_{initial} - heta_{f})}$],

D. $m_{eau} = rac{L_{acier}}{c_{eau} ( heta_{initial} - heta_{f})}$

Answer: (D)

Explicación

Pour solidifier 1 g d’acier à 20°C, il faut fournir une quantité d’énergie équivalente à la chaleur sensible pour refroidir l’acier de sa température initiale à 20°C, plus la chaleur latente de fusion. La formule adaptée pour déterminer la masse d’eau nécessaire repose sur l’équation de transfert thermique : $m_{eau} = rac{Q}{c_{eau} ( heta_{eau} - heta_{f})}$, où $Q$ inclut la chaleur sensible et latente de l’acier.

6. Dans un système isolé {eau + cire}, quel principe permet de déterminer la chaleur latente de fusion en utilisant les températures et masses Mesurées?

A. Le principe de la conduction thermique

B. Le bilan d’énergie ou conservation de l’énergie

C. Le principe de la diffraction lumineuse

D. La loi de Fourier

Answer: (B)

Explicación

Le bilan d’énergie ou conservation de l’énergie est appliqué dans un système isolé pour déterminer l’énergie échangée, notamment la chaleur latente, en utilisant les températures et masses mesurées.

7. Quelle formule indique la chaleur échangée par l’eau dans un échange thermique lors de l’expérience?

A. $ ext{Q}_{eau} = m_{eau} c_{eau} ( heta_{f} - heta_{eau})$

B. $ ext{Q}_{eau} = m_{eau} c_{eau} ( heta_{eau} - heta_{f})$

C. $ ext{Q}_{eau} = m_{eau} c_{eau} ( heta_{f} + heta_{eau})$

D. $ ext{Q}_{eau} = m_{eau} c_{eau} ( heta_{f} imes heta_{eau})$

Answer: (A)

Explicación

La formule correcte pour la chaleur échangée par l’eau lors d’un changement de température est $ ext{Q} = m c ( heta_{f} - heta_{eau})$, en prenant en compte la masse, la capacité thermique et la variation de température.

8. Pourquoi la température de fusion est-elle stable pendant la changement de phase de la substance dans cette expérience?

A. Parce que toute l’énergie est utilisée pour changer de phase, pas pour augmenter la température

B. Parce que la système est mal isolé

C. Parce que la température est constamment mesurée incorrectement

D. Parce que la chaleur sensible continue d’augmenter la température

Answer: (A)

Explicación

Pendant la fusion, toute l’énergie est consacrée à changer la phase, ce qui maintient la température constante jusqu'à ce que la transition soit complète, conformément à la loi de la chaleur latente.

9. Quel est le rôle du calorimètre représenté par l’eau dans cette expérience?

A. Absorber ou libérer de l’énergie thermique, permettant de mesurer la chaleur échangée

B. Fournir une chaleur constante à la cire

C. Refroidir la système à une température précise

D. Renforcer la solidification de la cire

Answer: (A)

Explicación

L’eau agit comme calorimètre en absorbant ou libérant de la chaleur, ce qui permet de mesurer l’échange énergétique lors de la fusion ou solidification dans l’expérience.