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Chimie

Secondaire 5 • 27 mars 2022

Bonjour !
Voici ma question: Vous êtes dans un chalet et disposé d'un foyer. La température extérieur est de -25 dégrée Celsius.
Ceau (liquide) = 4,19 J/gr celsius
C eau (solide) = 2,05 J/gr celsius
C eau (gazeux) = 2,08 J/gr celsius
DeltaHfusion de l'eau = 6,01 Kj/mol
DeltaHvaporisation de l'eau : 40,67Kj/mol
Quelle sera l'énergie minimal que devra fournir votre feu de bois pour porter a ébullition 5L de neige afin de la rendre propre a la consommation , si nous assumons que le volume de neige correspond au volume d'eau ?

Je comprend que je dois additionné les Q de la formule Q=mc(Tfinal-Tinitial) 3 fois, sois de
1) -25 à 0 avec le Ceau (solide)
2) 0 à 100 avec le Ceau (liquide)
3) 100 à 125 avec le Ceau (gazeux)
Je ne suis pas certain comment utiliser les énergies de changement de phase ni quelle masse je devrais prendre pour chacun des calculs de Q.

Merci d'avance,
FRAMBOISEDYNAMIQUE :DDDD

Explication (1)

Explication d’Alloprof

27 mars 2022

Salut!
(excuse moi d'avance pour mes fautes :p)
Je pense comprendre ton problème...
*petit rappel* Un deltaH (soit variation d'énergie) est négatif lorsque la réaction est exothermique et positif lorsque la réaction est endothermique
Donc si nous décortiquons ton problème...
Dans ton chalet, tu fais bouillir de l'eau... Combien d'H2O? Tu sais que 5L = 5000mL = 5000g (Sa marche qu'avec l'eau!!! on oublie pas 1mL=1g d'eau)
Ensuite, Tu sais que l'eau a -25°c elle est gelé donc tu devras utilisé le C de l'eau solide pour ton prochain calcul
Il y a 3 étape a ton problème
1) l'eau qui va de -25°C jusqu'à 0°C
2) l'eau qui passe de solide à liquide (0°C à 0°C)
3) l'eau qui passe de 0°C à 100°C

Pour le calcul #1, tu vas utilisé la formule Q=mc(Tfinal-Tinitial). Toutefois, Tu va utilisé le c de l'eau solide puisqu'elle est à -25°C...La masse(m) nous l'avons déjà trouvé. Tu remplace et tu résous. La tu a trouvé l'énergie que l'eau à besoin...pour trouvé l'énergie que ton feu doit donné à ton eau il faut faire Qréaction=-Qeau
Maintenant, ton eau est à 0°C...Toutefois, elle est encore congelé. Il va falloir la faire passé de solide à liquide(calcul #2)
Pour le calcul#2, tu vas devoir trouvé les nombres de mol dans 5000g d'eau (H2O) grâce à M=m/n...Une fois que tu as le nombre de mol, tu peux utilisé ta constante (DeltaHfusion de l'eau = 6,01 Kj/mol) pour trouvé le nombre de kj dégagé de ta réaction... (6,01Kj/mol) x (le nombre de mol d'eau) = Qeau...On oublie pas de trouvé l'E que ton feu doit fournir donc Q=-Q

Maintenant pour le dernier calcul, il va falloir faire passé l'eau à 0°C (Liquide) à 100°C (ébullition de l'eau)
Pour le calcul#3, Tu fais la même choses que le #1. Toutefois, tu utilises le Ceau (liquide) et change le deltaT.
Pour finir, Tu additionnes tout tes résultats de calcul pour avoir une grande réponse (ex: -10Kj + -50Kj + -40Kj = -100 Kj)
(Explication supplémentaire)
Pour mieux comprendre laisse moi faire un graphique simple de la réaction #1 (Température en fonction du temps)
.................................../ (100°C)
(plateau)........../
.........---------- (0°C)
..../
/ (-25°C)

As-tu déjà vue de la glace à 10°C? Impossible! Pour que l'eau/glace passe à de 0° à 1° il faut qu'il ne reste plus un seule morceau de glace(plateau)...c'est pour cela que nous avons (étape 2) utilisé la constante delta fusion pour trouvé le nombre de Kj dégagé par la réaction dans le calcul 2
Fusion: Passage d'un corps solide à l'état liquide sous l'action de la chaleur. (Source: dictionnaire Le Robert)
Pour la suite, nous avons calculé l'énergie dégagé pour arrivé à 100°C...À noté que nous avons pas utilisé le delta d'évaporation puisque nous voulons boire notre eau et non faire évaporé complètement notre eau...On se souvient: si on peut pas avoir de la glace à 1°C bien on ne peut pas avoir de l'eau liquide à 101°C (il faut que tout l'eau au complet est changé d'état avant de changé de température)

J'espère t'avoir aidé!
Bonne journée,
Jupiter