Capacité thermique massique d’un métal
Un métal chaud de masse connue est plongé dans de l’eau froide. Relevez la température d’équilibre T_f (bruit de thermomètre) et déterminez la capacité thermique massique du métal d’après le bilan thermique.
Objectif
Déterminer la capacité thermique massique du métal c_m à partir de m_m, m_w, c_w connus, des températures initiales T_m, T_w et de la T_f mesurée.
Matériel
- Calorimètre (vase d’eau)
- Échantillon de métal
- Thermomètre
Expérience
Théorie
Bilan thermique (sans pertes vers le calorimètre) : c_m m_m (T_m − T_f) = c_w m_w (T_f − T_w), d’où c_m = m_w c_w (T_f − T_w) / (m_m (T_m − T_f)). Ici c_w = 4186 J/(kg·K).
Mode opératoire
- Notez les masses et les températures initiales fixées par le modèle (métal à 80 °C, eau à 20 °C).
- Cliquez sur « Enregistrer la mesure » pour relever T_f (léger écart aléatoire du thermomètre).
- Le tableau calcule c_m d’après T_f. Recommencez au moins 5 essais et prenez la moyenne.
- Comparez la moyenne de c_m à la valeur de référence (aluminium) et formulez la conclusion.
Conclusion
La capacité thermique massique moyenne s’accorde avec celle d’un aluminium typique dans les limites de la tolérance. Principales incertitudes : bruit du thermomètre, capacité thermique du vase et pertes thermiques vers le milieu extérieur.