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La chaleur
La chaleur est un transfert d’énergie thermique entre deux milleux de tempé ratures différentes. La chaleur passe toujours du milieu ou la temperature est la plus élevée vers le milieu où la température est la plus basse, et ce, jusqu’à ce que les températures des deux milieux soient egales.
forme d’energie cinétique et
Forme d’énergie potentielle
forme d’énergie cinétique
électrique ,hydraulique, rayonnante, sonore, thermique
Forme d’énergie potentielle: chimique, élastique, potentielle gravitationnelle, magnétique, nucléaire
On sort une cuillère en argent de 44,0 g du lave-vaisselle. Sa température passe alors de 65,0 °C à 24,0 °C. Quelle quantité d’énergie thermique a été transférée entre la cuillère et son milieu?
La cuillère a-telle absorbe ou degage de l’énergie?
/\ T= Tf -Ti
Q=mc /\T
I Quelle est l’information recherchée?
Q =?
2 Quelles sont les donnees du probleme?
m = 44,0 g
c = 0,24 J/g°C
Ti = 65,0 °C
Tf = 24,0 °C
4 J’effectue les calcuis.
/\T = 24,0 °C - 65,0 °C
= -41,0 °C
Q= 44,0 g X 0,24 J/8°6 X - 41,0 °€
-433 J
La quantite d’énergie thermique transférée est de - 433 J. La cuillere a degage de l’energie puisque sa température a diminué
EXEMPLE
Un fer à cheval chauffé à blanc, puis plongé dans l’eau dégage de l’énergie que l’eau absorbe. Le fer se refroidit et l’eau se réchauffe jusqu’à ce qu’ils atteignent tous les deux la même température.
Si la température finale du fer à cheval et de l’eau de la photo cicontre est de 39 °C, quelle est la quantité d’énergie
Fer
échangée entre les deux substances? Ont-elles subi la même variation de température?
Fer:
m = 1,12 Kg
Ti= 1200 °C
Eau:
M= 10 kg
Ti= 25 c
Tf eau = Tf fer = 39 °
/\Teau = Tfeau - Tieau
= (39 °C - 25 °C)
= 14 °C
Q eau= MeauCeau /\Teau
= 10 000 g X 4,19 J/g°C × 14 °C
= +5,9 X 105 J
/\Tier = Tf fer - Ti fer
= (39 °C - 1200 °C)
=-1161 °C
Q fer = M fer /\Tfer
= 1120 g X 0,45 J/g°C X - 1161 °C
=-5,9 X 10^5 J
La quantité de chaleur absorbée par l’eau équivaut à la quantité de chaleur dégagée
5,9 X 105 J.
on mélange 200 g d’ethano , dent la température est die 20,0 °C, avec 125 & d’eau, dont la on perature est de 85,0 °C. Quelle sera la température finale du mélange ? On considère qu’il n’y a pas d’échange d’énergie avec le milieu environnant.
Il Quelle est l’information recherchée?
T+=?
Quelles sont les données du problème?
M éthanol = 200 g
Ti éthanol = 20,0 °C
M eau = 125 g
Ti eau = 85,0 °C
Quelles formules contiennent les variables dont j’ai besoin?
/\T = Tf - Ti
Q = mc/\T
En vertu de la loi de la conservation de l’énergie:
Q éthanol = -Q eau
Tf éthanol = Tf eau = T
Calcul de la température finale
Méthanol Céthanol (Tf-Ti éthanol)= -M eau C eau(Tf-Ti eau)
Tf = 53,5 °C
La température de :Glace,
Fusion
Eau liquide
Ebullition
Glace =
< 0 ° c
Fusion= 0°c
Eau liquide
> 0 °C
< 100 °C
Ebullition
100 °c
L’un des éléments énumérés ci-dessous n’est pas une source d’énergie. Quel est
cet élément? Expliquez votre réponse.
a) Le vent.
c) Une pomme.
e) La température.
b) De l’eau chaude.
d) Du pétrole.
f) Le Soleil.
e) La température.
e) La température. La température est une mesure de l’état d’agitation thermique des particules de
matière. Elle se mesure en degrés Celsius, tandis que l’énergie se mesure en joules. Donc, ce ne peut
être une source d’énergie.
Nommez une forme d’énergie correspondant à chacune des sources citées ci-dessous.
a) Une chute d’eau.
b) Le noyau d’un atome.
c) Une bougie allumée.
d) Un verre de lait.
a) Une chute d’eau. Énergie hydraulique.
b) Le noyau d’un atome. Énergie nucléaire.
c) Une bougie allumée. Énergie rayonnante ou énergie thermique.
d) Un verre de lait. Énergie chimique
Lorsqu’on refroidit un morceau de cuivre, qu’arrive-t-il à l’énergie cinétique des
atomes qui le constituent?
L’énergie cinétique des atomes diminue, puisqu’elle dépend du mouvement des particules (vibrations,
rotations et translations) et que ces mouvements diminuent lorsque la température baisse.
Quelle est la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer 1,50 L d’eau de 22,0 °C
à 65,0 °C?
- Q = ?
- V = 1,50 L, soit 1500 ml
m = 1500 ml= 1500 g
Ti = 22,0 °C
Tf = 65,0 °C
Ceau = 4,19 J/g°C3.
Q= mc/\T
/\T = Tf - Ti
La quantité d’énergie nécessaire pour chauffer l’eau est de 2,70 105 J ou de 270 kJ.
Une certaine quantité d’eau, à une température initiale de 18,0 °C, est chauffée
jusqu’à son point d’ébullition à l’aide d’une source d’énergie qui dégage 22,5 kJ
en 12 minutes. Dans ces conditions, quelle était la masse d’eau?
- m =?
- Q dégagée = −22,5 kJ
Q absorbée par l’eau =22,5 kJ
=22 500 J
Ti = 18,0 °C
Tf = 100,0 °C3.
Q= mc/\T
/\T = Tf - Ti
La masse d’eau était de 65,5 g
7 Un glaçon flotte dans un verre qui contient 250,0 ml d’eau. La température de
l’eau est passée de 18,0 °C à 12,0 °C. Calculez la variation d’énergie thermique
subie par le glaçon. De plus, précisez si ce dernier a absorbé ou dégagé de l’énergie.
- Q absorbée ou dégagée par le glaçon = ?
- Veau = 250,0 ml
m eau = 250,0 ml = 250,0 g
Ti eau = 18,0 °C
Tf eau = 12,0 °C3.
L’énergie absorbée par le glaçon équivaut
à l’énergie dégagée par l’eau.
Qglaçon = -Qeau
Qeau =m eau c eau /\ Teau
/\T = Tf -Ti
Comme l’eau a dégagé 6,3 kJ, le glaçon a donc absorbé 6,3 kJ.
Un bloc de plomb chaud de 15,0 g est plongé dans 500,0 ml d’eau.
a) Sachant que l’énergie dégagée par le plomb est de 12,6 kJ, calculez
la variation de température de l’eau.
b) La variation de température du bloc de plomb sera-t-elle la même que celle
de l’eau? Expliquez votre réponse.
- /\Teau = ?
- Veau = 500,0 ml
m eau =500,0 ml = 500,0 g
Q plomb =−12,6 kJ
Qeau = 12,6 kJ =12 600 J3. Qeau m eau c eau /\ T eau
La variation de température de l’eau est de 6,01 °C.
b)Non, la variation de température du bloc de plomb ne sera pas la même que celle de l’eau.
C’est la température finale des deux substances qui sera la même
Expliquez comment s’effectue le transfert
d’énergie thermique entre les aliments et
l’air dans un réfrigérateur.
La chaleur passe toujours du milieu où la
température est la plus élevée vers le milieu
où la température est la plus basse. Dans un
réfrigérateur, ce sont donc les aliments qui
dégagent de la chaleur que l’air absorbe. La
chaleur passe donc des aliments à l’air
Sabrina fait chauffer une tige d’acier de 50,00 g. Lorsque la tige atteint une
température de 85,0 °C, elle la dépose dans un thermos contenant 225,00 g
d’éthanol, à une température de 20,0 °C. La température de l’éthanol s’élève
alors jusqu’à 22,6 °C, puis se stabilise à cette température. Si l’on considère
qu’il n’y a pas eu de perte d’énergie dans l’environnement, quelle est la capacité
thermique massique de l’acier? C ethanol: 2,46
- Cacier = ?
- m acier = 50,00 g
Ti de l’acier = 85,0 °C
m éthanol = 225,00 g
Ti de l’éthanol = 20,0 °C
Tf de l’éthanol = 22,6 °C =Tf de l’acier - Q acier = -Q éthanol
Q= mc/\T
/\T = Tf - Ti - Calcul de la chaleur absorbée
par l’éthanol
/\T éthanol = 22,6 °C - 20,0 °C = 2,6 °C
Q éthanol = 225,00 g x 2,46 J/g°C x 2,6 °C = 1439,1 J
Calcul de la capacité thermique
massique de l’acier
Qacier = -1439,1 J
c = 0,461 J/g°C
Une réaction endothermique
Une réaction endothermique est une transformation de la matière qui absorbe de l’énergie.
Une réaction exothermique
Une réaction exothermique est une transformation de la matière qui dégage de l’ênergie.
Caractéristiques réaction endothermique
Réaction endothermique
Absorbe de l’énergie (sous forme de chaleur, de lumière, d’électricité, etc.).
Lorsqu’elle absorbe de l’énergie thermique, la température du milieu environnant diminue. Nécessite un apport constant d’énergie. Ex. : Un arbre cesse de croître si on le prive de lumiere, puisque la photosynthèse n’est alors plus possible.
Caractéristiques réaction exothermique
Réaction exothermique
Dégage de l’énergie (sous forme de chaleur,
de lumière, d’électricité, etc.).
Lorsqu’elle dégage de l’énergie thermique,
la température du milieu environnant augmente.
Peut nécessiter un apport d’énergie pour être amorcée.
Ex.: Pour allumer un feu, on doit lui fournir de l’ênergie,
comme celle provenant de l’étincelle d’une allumette.
L’équation thermique
L’équation thermique est une équation chimique qui precise la quantité d’énergie absorbée ou dégagée par la reaction.
- Expliquez la différence entre une réaction endothermique et une réaction exothermique en termes d’énergie. Comment l’emplacement de l’énergie dans l’équation chimique permet-il de distinguer ces deux types de réactions ?
Lorsque l’énergie est incluse dans l’équation, c’est son emplacement qui indique si l’énergie est absorbée ou degagee:
* dans le cas d’une réaction endothermique, l’énergie absorbée est placée à gauche, avec les reactifs;
1 dans le cas d’une réaction exothermique, l’énergie degagee est inscrite a droite, du côté des produits.
Lorsque l’énergie n’est pas incluse dans l’équation, c’est son signe qui indique si l’énergie est absorbée ou dégagée:
y dans le cas d’une reaction endothermique, l’energie absorbée porte un signe positif (par exemple, l’énergie associée à la fusion d’une mole de glace est +6 kJ);
* dans le cas d’une reaction exothermique, l’énergie dégagée porte un signe négatif (ainsi, l’énergie correspondant à la combustion d’une mole de méthane est -890 kJ).
Ex:
REACTION ENDOTHERMIQUE :
H2O+ 6 KJ = H20
La fusion d’une mole de glace absorbe 6 kJ.
REACTION EXOTHERMIQUE
CHA+ 2 02 = CO2+ 2 H20+ 890 kj
La combustion d’une mole de méthane (CH4)
degage 890 kJ.
Quelle quantité d’énergie sera degagée par la combustion complète de 50,00 g de méthane?
CH4 + 2 O2 = CO2 +2 H2O + 890 KJ
Équation
Correspondances
CH4 + 2 O2 = CO2 +2 H2O + 890 KJ
CH4= 50 ,00 ,16,05 g.
890 kJ = ? kj, 890 kj
= 2773 kJ
Réponse
La décomposition du dioxyde de carbone s’effectue de la façon suivante:
CO2+ 393,5 KJ = C + O2
Si la réaction absorbe 200 kJ, quelle masse de carbone est alors produite?
G(s)
Correspondances
CO2+ 393,5 KJ = C + O2
393 Kj =200 kj ,393,5 KJ.
C= ?g , 12,01 g
Une masse de 6,10 g de carbone a ete produite.
La chaleur molaire de réaction
La chaleur molaire de réaction correspond à la quantité d’énergie absorbée ou dégagée par la transformation d’une mole d’un réactif ou la formation d’une mole d’un produit.
