Pour résoudre ce problème, on peut utiliser la conservation de l'énergie. On considère que l'énergie totale Q nécessaire pour faire passer la boisson de 24 °C à 17 °C est utilisée pour refroidir la boisson et faire fondre les glaçons. On suppose également que les échanges thermiques ne se font qu'entre la boisson et les glaçons, donc il n'y a pas d'échange thermique avec l'extérieur.
1a. Pour refroidir la boisson de 24 °C à 17 °C, il faut lui enlever de la chaleur. Cette chaleur est transférée aux glaçons, qui vont fondre. Les glaçons vont donc passer de la température initiale de 8-15 °C à la température finale de 0 °C. Pendant cette transition, la glace va absorber de la chaleur pour passer de l'état solide à l'état liquide, à raison de L = 330 J/g. La température de la glace reste constante à 0 °C pendant cette transition de phase.
b. La masse des glaçons est de 15 g. L'énergie Q nécessaire pour faire fondre les glaçons est donc : Q = m x L = 15 g x 330 J/g = 4950 J.
2a. On peut écrire la relation suivante entre l'énergie totale Q, l'énergie totale fournie par la boisson E1 et l'énergie totale reçue par les glaçons E2 :
Q = E1 + E2
b. On a E1 = -7,3x10 J (l'énergie est "perdue" par la boisson) et E2 = 1,5x10¹ J (l'énergie est reçue par les glaçons). Donc :
On a calculé que Q = 4950 J, donc l'hypothèse est vérifiée si Q = E1 + E2, c'est-à-dire si 4950 J = 1,427x10¹ J. Ce n'est pas le cas, donc l'hypothèse que les échanges thermiques ne se font qu'entre la boisson et les glaçons n'est pas vérifiée. Il y a probablement des échanges thermiques avec l'extérieur, ce qui peut expliquer la différence entre la valeur calculée de Q et la valeur mesurée de E1 et E2.
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Réponse:
Pour résoudre ce problème, on peut utiliser la conservation de l'énergie. On considère que l'énergie totale Q nécessaire pour faire passer la boisson de 24 °C à 17 °C est utilisée pour refroidir la boisson et faire fondre les glaçons. On suppose également que les échanges thermiques ne se font qu'entre la boisson et les glaçons, donc il n'y a pas d'échange thermique avec l'extérieur.
1a. Pour refroidir la boisson de 24 °C à 17 °C, il faut lui enlever de la chaleur. Cette chaleur est transférée aux glaçons, qui vont fondre. Les glaçons vont donc passer de la température initiale de 8-15 °C à la température finale de 0 °C. Pendant cette transition, la glace va absorber de la chaleur pour passer de l'état solide à l'état liquide, à raison de L = 330 J/g. La température de la glace reste constante à 0 °C pendant cette transition de phase.
b. La masse des glaçons est de 15 g. L'énergie Q nécessaire pour faire fondre les glaçons est donc : Q = m x L = 15 g x 330 J/g = 4950 J.
2a. On peut écrire la relation suivante entre l'énergie totale Q, l'énergie totale fournie par la boisson E1 et l'énergie totale reçue par les glaçons E2 :
Q = E1 + E2
b. On a E1 = -7,3x10 J (l'énergie est "perdue" par la boisson) et E2 = 1,5x10¹ J (l'énergie est reçue par les glaçons). Donc :
Q = -7,3x10 J + 1,5x10¹ J = 1,5x10¹ J - 7,3x10 J = 1,427x10¹ J
On a calculé que Q = 4950 J, donc l'hypothèse est vérifiée si Q = E1 + E2, c'est-à-dire si 4950 J = 1,427x10¹ J. Ce n'est pas le cas, donc l'hypothèse que les échanges thermiques ne se font qu'entre la boisson et les glaçons n'est pas vérifiée. Il y a probablement des échanges thermiques avec l'extérieur, ce qui peut expliquer la différence entre la valeur calculée de Q et la valeur mesurée de E1 et E2.