un soir d'hiver, quelqu’un met une bassine d’eau liquide sur son balcon. Il agite l’eau régulièrement. Lors d’une première étape, la température de l’eau diminue jusqu’à atteindre 0°C. Lors d’une deuxième étape, la température de l’eau reste constante à 0°C et de la glace se forme peu à peu jusqu’à solidification complète de l’eau. On rentre alors la bassine contenant de la glace.
1. Lors de la première étape de l’expérience, l’eau cède-t-elle de l’énergie thermique à son environne- ment ? Expliquer votre réponse. (2 pts)
2. Pour une même quantité de matière, l’eau solide a une énergie plus faible que l’eau liquide. Décrire en quelques mots le bilan énergétique de la deuxième étape de l’expérience.
1) Oui : La température de l'eau diminue, c'est donc qu'elle cède de l'énergie thermique à son environnement :
2) Lors de la seconde expérience, la température de l'eau n'évolue plus lors du changement d'état car l'énergie cédée par l'environnement (on suppose qu'il fait moins de 0°C dehors) est consommée par la chaleur latente de solidification de l'eau en glace (un changment d'état consomme de l'énergie).
Quand toute l'eau est transformée en glace, si la bassine restait à l'extérieur, la température de la glace continuerait de diminuer en cédant de l'énergie à l'environnement.
Ici, on rentre la bassine. Donc le processus s'inverse :
. La glace va fondre en absorbant de l'énergie (la pièce est plus chaude) et pendant ce temps, la température du mélange glace + eau sera stable à 0°C.
. Quand toute la glace sera liquéfiée de nouveau, l'eau continuera à consommer de l'énergie thermique fournie par son environnement et sa température va croître jusqu'à s'équilibrer avec celle de la pièce.
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1) Oui : La température de l'eau diminue, c'est donc qu'elle cède de l'énergie thermique à son environnement :
2) Lors de la seconde expérience, la température de l'eau n'évolue plus lors du changement d'état car l'énergie cédée par l'environnement (on suppose qu'il fait moins de 0°C dehors) est consommée par la chaleur latente de solidification de l'eau en glace (un changment d'état consomme de l'énergie).
Quand toute l'eau est transformée en glace, si la bassine restait à l'extérieur, la température de la glace continuerait de diminuer en cédant de l'énergie à l'environnement.
Ici, on rentre la bassine. Donc le processus s'inverse :
. La glace va fondre en absorbant de l'énergie (la pièce est plus chaude) et pendant ce temps, la température du mélange glace + eau sera stable à 0°C.
. Quand toute la glace sera liquéfiée de nouveau, l'eau continuera à consommer de l'énergie thermique fournie par son environnement et sa température va croître jusqu'à s'équilibrer avec celle de la pièce.