TP première S : étude d’un changement d’état.

1. Le mélange réfrigérant Le mélange réfrigérant est un mélange de glace pilée et de sel chlorure de sodium. La réaction de

dissolution du sel est : acqueuxaqueuxsolide ClNaNaCl −+→ ;

Le fonctionnement thermique du mélange réfrigérant est subtil. L’eau est dans un état énergétiquement avantageux quand elle est liquide et qu’elle dissout le sel. Pour dissoudre le sel, la glace doit fondre. Pour fondre, il faut payer l’énergie de changement d’état. L’énergie nécessaire, est prise à l’environnement, donc ce mélange refroidit tout ce qui l’entoure.

2. Analyse des transferts thermiques. 1. Traduire par un diagramme énergétique les phrases précédentes.

3. L’énergie de changement d’état. 2. Rappeler la définition de l’énergie de changement d’état.

La valeur de l’énergie massique de fusion de la glace est 334 J/g. 3. Justifier l’unité.

La valeur de l’énergie de vaporisation de l’eau est 2,3 kJ/g. 4. Justifier l’affirmation : « Il faut plus d’énergie pour vaporiser une quantité d’eau (par exemple

100g), que pour la chauffer de 20°C à 100°C. 5. Faire tous calculs à l’appui de cette affirmation.

4. Suivi de la température en fonction du temps.

Nous allons utiliser le mélange réfrigérant pour mener la température d’un petit volume d’eau (dans un tube) de Tambiante à des températures polaires. Le but est de construire la courbe T(t), c'est-à-dire de suivre la température en fonction du temps. Compléter le tableau suivant, il est plus facile de relever des temps que des températures. [s] t

°C T

[s] t

°C T

5. Analyse de la courbe. 6. Tracer la courbe de la température en fonction du temps.

Notion de palier. 7. Un palier c’est quoi ? 8. Expliquer que l’on parle d’un palier de changement d’état.

6. Transferts thermiques en présence d’un changement d’état. 9. Donner une représentation des transferts énergétique entre le mélange réfrigérant et l’eau

sous deux phases. 10. Pendant que les deux phases sont présentes, la température évolue-t- elle ? 11. Le transfert thermique modifie-t-il la température de l’eau ? 12. Pourquoi l’énergie de changement d’état de l’eau est-elle anciennement appelée « chaleur

latente de changement d’état » ?