La bouilloire

Exercice · niveau 2 · thermodynamique (MPSI), chapitre 5 — Premier principe et bilans d'énergie

Énoncé

Une bouilloire chauffe $1.5 L$ d'eau de $15$ à $100^{\circ} C$ ( $c = 4.18 \times 1 0^{3}$ , $L_{vap} = 2260 \times 1 0^{3} J / kg$ ).

Calculer l'énergie pour amener l'eau à ébullition.

Calculer l'énergie qu'il faudrait pour vaporiser toute cette eau. Comparer.

Pourquoi la bouilloire s'arrête-t-elle à l'ébullition, et pourquoi laisser bouillir « à sec » est-il long et dangereux ?

Corrigé

1. $Q_{1} = m c Δ T = 1, 5 \times 4180 \times 85 \approx 533 kJ$ .

2. $Q_{2} = m L_{vap} = 1, 5 \times 2260 = 3390 kJ$ : il faut $\approx 6$ fois plus d'énergie pour vaporiser que pour chauffer jusqu'à $10 0^{\circ} C$ .

3. La bouilloire coupe à l'ébullition car continuer coûterait énormément (chaleur latente) et serait inutile. Faire bouillir à sec exige les $3390 kJ$ : c'est long, et une fois l'eau partie, la résistance surchauffe — d'où le danger.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.