BTS TP 93

I :

1) La somme algébrique du travail W et de la chaleur Q échangés par le système avec le milieu extérieur est égale à la variation DU de son énergie interne.

2) L'enthalpie H est une fonction d'état, définie dans les conditions d'équilibre de pression, qui est égale à la somme de l'énergie interne U avec le produit de la pression par le volume pv.

H = U + pv

3) Pour une transformation à pression constante, le travail échangé par le système avec l'extérieur est :

DW = - p.DV

La variation d'enthalpie vaut :

DH = DU + p.DV

car Dp = 0 puisque la pression est constante.

On a donc :

DH = DU – DW

Comme DU = DW + Q_p

DH = Q_p

4) La chaleur latente de changement d'état d'un corps pur est la chaleur qu'il faut fournir à l'unité de masse de ce corps pour le faire changer d'état. Elle est égale à la variation d'enthalpie.

5-a) Il y a échauffement :

Q₁ = m.c_s.DT

Avec m = m.V = 2699.0,5.10^-6.0,2.10^-6 = 269,9.10^-12 kg

Q₁= 269,9.10^-12.900.(933 – 293)

Q₁ = 1,55.10^-4 J

5-b) Après échauffement du solide, on a changement d’état :

Q₂ = Q₁ + m.L_f

Q₂ = 1,5546.10^-4 + 269,9.10^-12.397.10³

Q₂ = 2,63.10^-4 J

5-c) Après obtention du liquide, on a échauffement du liquide jusqu’à 2740 K puis changement d’état (passage du liquide à la vapeur) :

Q₃ = Q₂ + m.c_l.(T_v – T_f) + m.L_v

Q₃ = 2,63.10^-4 + 269,9.10^-12.1090.(2740 – 933) + 269,9.10^-12. 10500.10³

Q₃ = 2,63.10^-4 + 5,32.10^-4 + 28,34.10^-4

Q₃ = 3,63.10^-3 J

6) Q₃ = P.t

P = Q₃/t

P = 3,63.10^-3/10^-3

P = 3,63 W

III : Chimie.

1.1)      Fe²⁺ + 2 e^- ® Fe : réduction

Zn ® Zn²⁺ + 2 e^- : oxydation
   ---------------------------
    Zn + Fe²⁺ ® Zn²⁺ + Fe

Le zinc s'oxyde plus facilement que le fer, il va donc le protéger.

1.2) La borne + est celle du coté fer puisqu'elle attire les électrons.

E = - 0,44 – (0,76)

E = 0,32 V

2) Q = I.t = n.q_e

n étant le nombre d'électrons qui se sont déplacés. Pour trouver n(e)', le nombre de moles d'électrons, il faudra faire :

n'(e) = n/N = I.t/q_e.N

q_e.N = 1,6.10^-19.6,02.10²³ = 96320 C ce qui est la valeur du farday.

n'(e) = 50.10^-3.5.365.24.3600 = 81,85 mol

Comme 2 moles d'électrons correspondent à une mole de zinc :

n(Zn) = 41 mol

m(Zn) = n(Zn).M(Zn) = 41.65,4

m(Zn) = 2677 g

Ce n'est que 60 % de la masse nécessaire, qui vaut donc :

m'(Zn) = 4,46 kg

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