Transcript Devoir Chap 2 et 3

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Devoir 1 h15
Physique
Chimie
Devoir sur les chapitres 2 et 3
NOM/PRENOM :
RCO :
APP :
REA :
ANA :
COM :
EXERCICE 1 : Molécules polaire ou apolaire (2 pt)
(RCO)
1) Indiquer si les molécules sont polaires ou apolaires.
Eau H2O
Ammoniac NH3
Ethane C2H6
Dioxyde de carbone CO2
O = C = O
(RCO)
2) Expliquer ce qu’est une liaison hydrogène.
EXERCICE 2 : Bloc de glace (4 pt)
Une personne décide de fabriquer un bloc de glace pour sa glacière en plaçant une bouteille 1,5 L d’eau dans un
congélateur. La température initiale de l’eau est de 12°. Au bout de 3h l’eau atteint les -18°C.
(RCO)
(REA)
(REA)
1) Représenter qualitativement la courbe représentant l’évolution de la température de l’eau dans la bouteille
en fonction de la durée du refroidissement.
2) Déterminer la quantité de chaleur cédée par la bouteille entre 12°C et 0°C.
3) Déterminer la quantité de chaleur latente cédée (ou enthalpie de changement d’état).
(REA)
4) Déterminer la quantité de chaleur cédée entre 0°C et -18°C.
(ANA) 5) Déterminer la puissance calorifique absorbée par le frigidaire.
Données : Chaleur latente massique de solidification de la glace sous la pression atmosphérique: LS = -334 kJ.kg-1
Capacité thermique de l’eau liquide CL = 4,18 kJ.kg-1.°C-1.
Capacité thermique de la glace : Cg = 2,09 kJ.kg -1.°C-1
EXERCICE 3 : Distribution de l’eau dans une maison (6,5 pt)
Données : eau = 1000 kg.m-3 ; g=10 N.kg-1 ; Patm = 1 bar = 105 Pa
Après le compteur d’eau, une installation comporte un réducteur de
pression qui permet de passer de P=5,5 bar à la pression P’=3,5 bar.
Le diamètre intérieur du tuyau d’alimentation de chaque robinet vaut
d=12 mm.
(RCO)
(RCO)
(REA)
(ANA)
(ANA)
1) Ces deux pressions sont des pressions relatives. Calculer les
pressions absolues correspondantes.
2) Tous les robinets sont fermés.
a) Donner la relation littérale du principe de l’hydrostatique.
Préciser les unités.
b) Calculer la pression relative au niveau du robinet extérieur
(altitude h1 = 1 m).
c) La pression relative au niveau du premier étage est de 3,2 bar. Calculer la force relative exercée sur la section
du robinet fermé.
d) On souhaite que la pression relative de l’eau pour chaque robinet ne descende pas en dessous de 2,0 bars.
Calculer l’altitude maximale à laquelle on peut connecter les robinets après le réducteur de pression.
3) Un robinet ouvert assure un débit volumique de 16 L.min-1.
3
(ANA) a) Le compteur d’eau indiquait 3185,00 m . Quelle sera la valeur lue après 50 minutes d’utilisation.
(ANA) b) Calculer la vitesse moyenne de l’écoulement dans un robinet.
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16 novembre 2014
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NOM/PRENOM :
Physique
Chimie
EXERCICE 4 : La patinoire et l’ammoniac (6,5 pt)
L’ammoniac a été utilisé pour la première fois dans une machine de
production du froid à compression en 1876 par Carl Von Linde et s’est vite
imposé dans les installations de froid industriel, comme les entrepôts
frigorifiques, les brasseries, les abattoirs…
Bien que toxique et inflammable il dispose de qualités intéressantes, il n’a
aucun effet sur la couche d’ozone, et sa chaleur latente de vaporisation
élevée en fait un réfrigérant le plus efficace par unités de masse. Ainsi il
est aujourd’hui souvent choisi, pour des raisons environnementales, par
exemple pour la construction de la patinoire des jeux Olympiques de Vancouver en 2010 dont la température au sol
est maintenue autour de -4°C.
Dans la machine frigorifique de la patinoire, l’ammoniac effectue un cycle entre un évaporateur et un condenseur.
On donne le diagramme d’état P T de l’ammoniac NH 3 ci-dessous :
(APP)
1) Indiquer les avantages et les inconvénients de l’ammoniac.
(RCO)
2) Quel changement d’état effectue l’évaporateur dans une pompe à chaleur ? Ce changement d’état absorbe-t-il
ou fournit-il de l’énergie ? Mêmes questions pour le condenseur.
(ANA)
3) Quel élément, évaporateur ou condenseur, doit-être placé sous la glace ? Justifier la réponse.
(APP)
4) La pression de l’ammoniac dans l’évaporateur est égale à 2 bars, montrer que la température de changement
d’état de l’ammoniac est suffisamment basse pour réfrigérer la glace de la patinoire.
(APP) 5) Dans le condenseur le changement d’état s’effectue à la température de 21°C. A quelle pression doit-être
comprimé le gaz sortant à la sortie de l’évaporateur ?
(ANA) 6) La capacité de réfrigération d’une installation frigorifique de la patinoire (Quantité de chaleur puiser à la
source froide en 1 seconde) est de 1000 kW. Quelle masse d’eau (à 0°) peut-elle transformer en glace (à 0°C)
en 1 heure ?
(ANA)
7) Quelle durée est nécessaire pour fabriquer la glace d’une patinoire olympique (dans les conditions de la
question précédente) de dimension 60 m x 30 m avec une épaisseur de glace égale à 8 cm.
Données :
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Chaleur latente de fusion de l’eau : L=334 kJ.kg-1
Masse volumique de la glace  = 917 kg.m-3
0 K = -273 °C
16 novembre 2014