Devoir Maison PH01 + CH01
Exercice II: Identification de matériaux (8.5 points)
d'après Hatier 2019, Physique Chimie 2nde
Le bronze est un matériau utilisé pour des objets de décoration. Comme
tous les métaux, le bronze est un conducteur thermique bien que sa
conductivité thermique, i.e. son aptitude à conduire la chaleur, reste
inférieure à celle des métaux qui le constituent : le cuivre Cu et l'étain Sn.
On souhaite utiliser une tige en bronze pour réaliser une sculpture. On
dispose de trois tiges cylindriques de mêmes dimensions dont on ne
connaît pas le métal constitutif.
Données dimensions de la tige cylindrique: diamètre D= 1,0 cm; hauteur h= 15 cm.
Conductivité thermique
Métal
Cuivre
380 W-m-¹K-1
Étain
67 W-m-¹K-1
Masse volumique
8920 kg-m-3
7 290 kg m-3

On mesure la température à l'extrémité de chaque tige. La tige 2 est celle
pour laquelle la température est la plus élevée.

2. a. Expliquer pourquoi l'expérience réalisée permet d'identifier
le métal constitutif de la tige 2.
b. Identifier ce métal.
3. Les tiges 1 et 3 ont des masses respectivement égales à :
m1 = 85,9 g et m3 = 101.2 g.
a. Calculer la masse volumique p₁ de la tige 1.
b. En déduire la nature du métal qui constitue cette tige.
c. Vérifier, par le calcul, que la masse volumique d'un alliage
en bronze de pourcentage volumique en cuivre 80% est p =
8594 kg.m-³.
d. Vérifier, par le calcul, que la tige 3 est constituée d'un tel alliage.