Enoncé de l'exercice n° 8-1 : (Extrait : n°28 page 121 livre 2nde Belin Education)
On présente dans le tableau suivant les données à pression atmosphérique :
| Métal | Zinc | Aluminium | Etain | Platine | Plomb |
| Lfusion en kJ.kg-1 | 118 | 335 | 60 | 114 | 23 |
| Température de fusion en °C | 420 | 660 | 232 | 1768 | 328 |
Question 1 : Lequel des métaux de couleur grise est le plus fusible ?
Question 2 : On fait fondre 10 g d'un de ces quatre métaux en lui fournissant une énergie de 1180 J. identifier ce métal.
Question 3 : Un apport d'énergie de 323 J permet de faire fondre 10 g d'un alliage de base de 25\% en masse d'étain et de 75\% d'un autre métal. A l'aide du tableau, déterminer cet autre métal.
Question 4 : Cet alliage est utilisé pour les soudures par les plombiers. Dire si cette association de métaux était théoriquement prévisible.
Correction de l'exercice n° 8-1 :
Question 1 : > Le métal le plus fusible est le métal dont l'apport d'énergie pour sa fusion est la plus faible. Par conséquent, d'après le tableau, il s'agit ici du plomb.
Question 2 : La quantité d'énergie thermique à fournir pour la fonte du métalk est \(\displaystyle Q=mL_{fusion}\). On a donc :
\(\displaystyle \begin{align*} Q&=mL_{fusion} \\ L_{fusion}&=\dfrac{Q}{m} \\ &=\dfrac{1180}{0,01} \\ &=11800 \end{align*} \)
La quantité de chaleur latente étant de 118 kJ, cela correspond au zinc.
Question 3 : Si un apport d'énergie de 323 J permet de faire fondre 10 g d'un alliage de base de 25\% en masse d'étain et de 75\% d'un autre métal, alors on peut écrire la relation par \(\displaystyle Q=\dfrac{25}{100}mL_{fusion-etain}+\dfrac{75}{100}mL_{fusion-x}\). Ce qui donne :
\(\displaystyle \begin{align*} Q&=\dfrac{25}{100}mL_{fusion-etain}+\dfrac{75}{100}mL_{fusion-x} \\ \dfrac{75}{100}mL_{fusion-x}&=Q-\dfrac{25}{100}mL_{fusion-etain} \\ L_{fusion-x}&=\dfrac{100Q-\dfrac{100\times25}{100}mL_{fusion-etain}}{75m} \\ &=\dfrac{100\times323-\dfrac{100\times25}{100}\times0,01\times60}{75\times0,01} \\ &\simeq23066 \end{align*} \)
L'énergie thermique de fusion du métal inconnu est d'environ 23 kJ. Ce qui correspond au plomb.
Question 4 : Ce sont les deux métaux qui ont un apport d'énergie thermique de fusion le plus faible. Aussi, la température d'accès à ce changement d'état est la plus faible.
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Enoncé de l'exercice n° 8-2 : (Extrait : n°31 page 122 livre 2nde Belin Education)
La lyophilisation conbsiste à éliminer l'eau présente initialement dans un aliment.
Le processus de lyophilisation du café est le suivant :
- Congélation de galettes de poudre de café à une température de -45°C
- Abaissement de la pression qui transforme les cristaux de glace en vapeur d'eau.
- Liquefaction de la vapeur d'eau sur une paroi froide.
- Séchage du café à froid
On donne les inforamtions suivantes :
• le pourcentage massique d'eau présent dans les galettes est de 85\%.
• L'énergie massique de sublimation de l'eau est de 2830 kJ.kg-1.
Question 1 : Donner le nom du changement d'état qui correspond à la première étape du processus de lyophilisation.
Question 2 : Donner l'état physique dans lequel l'eau se trouve à la fin de la troisième étape.
Question 3 : Calculer l'énergie nécessaire pour sublimer l'eau contenue dans une tonne de café.
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