Exo 3. Méthode de circulation  

Énoncé

On immerge un serpentin dans un calorimètre C, de valeur en eau globale égale à 0,350 kg, et dont la température est maintenue constante à 40°C par une résistance électrique chauffante alimentée en courant électrique. Le serpentin est parcouru par un courant d'eau dont la température à l'entrée est de 15°C et à la sortie celle du calorimètre.
1 ) Quelle quantité de chaleur doit fournir la résistance chauffante si le débit d'eau dans le serpentin est de 600g par minute?

2 ) Quelle est l'intensité du courant étant donné que la résistance a pour valeur 100W?

 

 

 

 

 

 

 

Réponses

1 ) quantité de chaleur fournie en une minute : Q = 62700J

2 ) intensité du courant : I = 3,23A

 

 

 

 

  

 

*Solution rapide

*Solution développée 




Solution rapide

1 - Quantité de chaleur

  • quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'eau circulant dans le serpentin pendant une minute (masse M= 600 g); celle ci passe de 15°C à 40°C : Q = M c (40 -15) = 0,6x4180x25 = 62700J

2 - Intensité du courant

  • la chaleur est fournie, pendant une minute, par la résistance chauffante de résistance R =100W, alimentée en courant d'intensité I est : R I2 60
  • d'où : 60R I2 = Q ==> I = {Q/ 60 R}1/2

    A.N : I = 3,23A 

     

 

 

 

Solution développée

  • Mots clés de l'énoncé
    • valeur en eau globale (masse en eau) du calorimètre
    • circulation d'eau dans le serpentin avec élévation de température par échange avec l'ensemble du calorimètre
    • température constante du calorimètre c'est à dire équilibre entre le chaleur fournie par la résistance chauffante et celle reçue par l'eau du serpentin
  • Phénomène physique impliqué
    • équilibre thermique en régime permanent entre deux systèmes à des températures différentes
    • méthode de circulation
  • Solution

    1 - Quantité de chaleur

    • quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'eau circulant dans le serpentin pendant une minute (masse M= 600 g); celle ci passe de 15°C à 40°C :

      Q = M c (40 -15) = 0,6x4180x25 = 62700J

    2 - Intensité du courant

    • la chaleur est fournie, pendant une minute, par la résistance chauffante de résistance R =100W, alimentée en courant d'intensité I est : R I2 60
    • d'où : 60R I2 = Q ==> I = {Q/ 60 R}1/2

      A.N : I = 3,23A

 

 

 

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