physique-chimie (terminale) · Chapitre 11 · Application directe du cours

Chauffage d'une masse d'eau

Énergie interne et transferts thermiques · niveau 1 (application)

Énoncé

Chauffage d'une masse d'eau.

On chauffe $m = 0, 50 kg$ d'eau de $1 8^{\circ} C$ à $8 0^{\circ} C$ à l'aide d'une résistance électrique, sans travail mécanique. On donne $c_{eau} = 4, 18 \times 1 0^{3} J \cdot k g^{- 1} \cdot K^{- 1}$ .

Calculer la variation d'énergie interne de l'eau.
En déduire le transfert thermique reçu par l'eau.
Si la puissance de la résistance est $P = 1, 2 \times 1 0^{3} W$ et le rendement de $100%$ , quelle est la durée du chauffage ?

Corrigé

$Δ T = 80 - 18 = 62 K$ , donc

$Δ U = m c Δ T = 0, 50 \times 4, 18 \times 1 0^{3} \times 62 = 1, 3 \times 1 0^{5} J .$

Comme $W = 0$ , le premier principe donne $Δ U = Q$ , d'où $Q = 1, 3 \times 1 0^{5} J$ (énergie reçue, donc positive).
$Q = P Δ t$ donne

$Δ t = \frac{Q}{P} = \frac{1 , 3 \times 1 0 ^{5}}{1 , 2 \times 1 0 ^{3}} \approx 1, 1 \times 1 0^{2} s \approx 1 min 48 s .$

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