Ce TP (extrait) est effectué par les étudiants du BTS CIRA (première année) du lycée Robert SCHUMAN - LE HAVRE
Expérience Assistée par Ordinateur (EXAO)
Détermination de la capacité thermique C d' un calorimètre et de ses accessoires :
On utilise la méthode électrique.
PRINCIPE : Un calorimètre contient une masse m d' eau dans laquelle on plonge un conducteur ohmique de résistance R parcouru par un courant i constant ; L' énergie thermique dissipée par effet Joule pendant la durée t dans le conducteur ohmique est Q = u i t et sert à élever la température de la masse d' eau, du vase calorimétrique et des accessoires.
PROTOCOLE EXPERIMENTAL :
1. A l' aide de la balance mono-plateau, mesurer la masse m1 du vase calorimétrique.
2. Ajouter de l' eau (prise dans la bonbonne à température de la salle) dans le vase en quantité suffisante pour immerger la résistance chauffante. Mesurer la masse m2 de l' ensemble et en déduire la masse d' eau m eau ajoutée.
3. Réaliser le montage suivant :
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5. Lancer le logiciel d’ acquisition de données Phytwin ; Vérifier que le module de température est bien détecté puis paramétrer l’ acquisition automatique des données :
6. Déclencher l’ acquisition des
données ; Relever précisément les valeurs de i et u ( à maintenir constantes pendant l’
expérience grâce au rhéostat si nécessaire). Faire afficher le graphe
= f (t)
sur l’ écran ;
7. Tourner le bouton I à fond à droite à t=6 min ( i # 2,5 A )
Ramener le bouton I à fond à gauche à t = 36 min. ( i = 0 )
8. Lorsque l’ acquisition est terminée, déterminer l’ équation du graphe pour 6 min< t < 36 min en passant par le menu calculs puis modéliser.
On note C la capacité thermique en J.K - 1 du vase et des accessoires. En négligeant toute perte thermique de la part du calorimètre, on peut écrire :
( m eau c eau
+ C ).( -
i ) = u i t avec
: i
température initiale ( avant chauffage ) et
température
relevée à la date t
9. Déterminer C sachant que c eau = 4,18.10 3 J.kg -1 K -1.
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Richard Mauduit
