TP 2 Calorimétrie [PDF]

Zitiervorschau

Calorimétrie INTRODUCTION : Les facteurs ENTHALPIQUE (H) et ENTROPIQUE (S) régissent les phénomènes physicochimiques et chimiques. Lors d'une transformation au sens large, des liaisons se défont pour donner lieu à la formation de nouvelles. De telles modifications s'accompagnent de phénomènes énergétiques principalement sous forme d'échanges de chaleur caractérisés par la variation d'enthalpie ( H) au cours de la réaction. On distingue les réactions   

exothermique ou libérant de la chaleur ( H0) athermique sans échanges de chaleur ( H=0)

Perte Théorique : Définition : La calorimétrie est la mesure des transferts thermiques. Elle s'effectue dans des enceintes appelées calorimètres.

Calorimétrie de Berthelot :

Valeur en eau du calorimètre : Une manipulation préliminaire s'avère nécessaire pour déterminer la capacité thermique Ccalo du calorimètre et de ses accessoires. Pour cela, on remplace le solide par une masse m d'eau, à une température 1 et de capacité thermique massique ceau . L'expression de C est alors :



On appelle parfois cette capacité thermique, la "valeur en eau du calorimètre" : Bilan de la méthode de mélange :

- Une eau chaude de masse m1 est portée à la température . - Il est alors plongé dans la calorimètre contenant une masse m0 d'eau à la température 0. - Les échanges thermiques pour l’ensemble (calorimètre + eau +eau chaud) conduisent à un équilibre thermique à la température . - Le bilan énergétique relatif à cet ensemble s'écrit :

 Qi = 0 C0.m1. (Te-T1) + (m0+µ).C0. (Te-T0) = 0 * C0 = 4180J/kg.k * T0 : température du calorimètre. * Te : // // mélange d’eau du calorimètre et de ces accessoires. * T1 : // de eau chaud. Capacité calorifique : La capacité calorifique C mesure l'effet d'une addition de chaleur sur la température du système. En d'autres termes, c'est une mesure de l'énergie thermique qu'il faut ajouter ou retrancher au système pour modifier sa température. Rigoureusement:

Perte expérimentale But de la manipulation :

- détermination de µ, C0 Mode opératoire :

- Détermination de la valeur en eau du calorimètre : - En verse 40ml d’eau dans un calorimètre à la température ambiante. - Est dans ce moment en chauffe 40ml d’eau dans un bécher à température de 50°C. - En doit verser l’eau chaude (40 ml) à la calorimètre, ferme le bouchon, agiter régulièrement le mélange. - Est en noter dans les trois cas les températures T1, T2 (Température d’eau chaud), Te (Température d’équilibre). *En répète cette opération trois (3) fois, le résultat est : Les opérations T0 T1 Te 1 20° 50° 33° 2 21° 50° 34° 3 20° 50° 33° T0 20,33°

Les sources d’erreurs :

T1 50°

Te 33 ,33°

12345-

L’opération le plus délicate : Essais

T0 (C°)

Te (C°)

T1 (C°)

1

22

23,3

22.8

2

21,1

22,9

22,2

T0 moy = (22+21,1)/2 = 21,55 C° Te moy = (23,3+22,9)/2 = 23, 1C° T1 moy = (22,8+22,2)/2 = 22 ,5 C° 2-Les sources d’erreurs possibles et l’opération la plus délicate de la manipulation : Les sources d’erreurs possibles sont : a- Erreur de lecture b- Erreur dans la valeur donnée c- Erreur résulte 3-Calcul de µ et ∆ µ : * Calcul de µ : On a : C0.m1. (Te-T1) + (m0+µ).C0 . (Te-T0)=0  (m0+µ).C0 . (Te-T0)= -[C0.m1. (Te-T1)]  (m0+µ)= -[C0.m1. (Te-T1)] / [C0 . (Te-T0)]

µ = (-[m1. (Te-T1)] / (Te-T0)) – m0 A.N :

µ = (-[ 0,04. (33,33 -50)] / [ (33,33– 20.33)]) – 0,04 µ = 0,011 L * Calcul de ∆ µ : On a :

 µ = (-[C0.m1. (Te-T1)] / [C0 . (Te-T0)])

– m0

∆ µ / µ = (∆. m1/ m1) + (2. ∆ Te / Te ) +(∆ T1/ T1 )+(∆ T0/ T0 ) + (∆ m0/ m0) ∆ µ = µ ((∆. m1/ m1) + (2. ∆ Te / Te ) +(∆ T1/ T1 )+(∆ T0/ T0 ) + (∆ m0/ m0)

)

A.N : ∆ µ =0,011((0,0001/0 ,04) + (2 . 0,1/33,33) +( 0,1/50)+(0,1/22.33)+(0,0001/0 ,04)) ∆ µ = 0,0001378 L