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Bonjour, besoin d'aide, merci :

Une brique de 1,0kg est chauffée dans le foyer d'une cheminée à la température T1 = 90°C.
La brique est immergée dans une bassine contenant 5,0L d'eau à la température ambiante T2 = 20°C.
Au bout de quelques minutes, la température du système : eau + brique se stabilise et atteint la valeur T3 (on n'a
pas oublié d'agiter l'eau pour homogénéiser la température).
On suppose que les échanges énergétiques n'ont lieu qu'entre l'eau et la brique.
 Capacité thermique massique de :
L'eau : c(eau) = 4,18×103 J.kg–1.K–1
De la brique : c(brique) = 8,40×102 J.kg–1.K–1
 Masse volumique de l'eau : ρ = 1,0 kg.L–1.
 T(°K) = 273+T(°C)
1- Donner l'expression de l'énergie thermique Q transférée entre la brique et l'eau. Quel est le signe de cette
chaleur, justifier.
2- Donner l'expression de l'énergie thermique Q' transférée entre l'eau et la brique. Quel est le signe de cette
chaleur, justifier.
3- En supposant que les échanges énergétiques n'ont lieu qu'entre l'eau et la brique, quelle relation peut-on
écrire entre Q et Q' ?
4- Déterminer la température finale T3 de l'ensemble.
5- En réalité la mesure de T3 donne 21,5°C. Que s'est-il passé ?


Sagot :

Bonjour,

1) Q = m(brique) x c(brique) x (T3 - T1)

Q < 0 car T3 < T1  (La brique cède de l'énergie)

2) Q' = m(eau) x c(eau) x (T3 - T2)

Q' > 0 car T3 > T2 (L'eau absorbe de l'énergie)

3) Q + Q' = 0

4) m(brique) x c(brique) x (T3 - T1) + m(eau) x c(eau) x (T3 - T2) = 0

⇔ [m(brique) x c(brique) + m(eau) x c(eau)] x T3 = m(brique) x c(brique) x T1 + m(eau) x c(eau) x T2

⇔ T3 = [m(brique) x c(brique) x T1 + m(eau) x c(eau) x T2]/[m(brique) x c(brique) + m(eau) x c(eau)]

Soit : T3 = (1,0 x 8,40.10² x 90 + 5,0 x 4,18.10³ x 20)/(1,0 x 8,40.10² + 5,0 x 4,18.10³) ≈ 22,7 °C

5) Pertes donc il y a eu des échanges entre le système "brique + eau" et le milieu extérieur "bassine + air".

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