transformation chimique : effets thermiques (Mr Augier , Lycée Périer)

Les réactions chimiques s’accompagnent d’effets thermiques, c'est-à-dire qu’elles échangent de l’énergie avec l’extérieur : nous pouvons ressentir une variation de température

I. Combustion du Méthane

Le méthane est le gaz qui brûle lorsqu’on utilise une plaque de cuisson «  à gaz »

1. Qu’est ce qu’une combustion ?

2. Quelle est la formule chimique du méthane ?

3. Quels sont les réactifs et les produits ?

4. Ecrire la formule de la réaction chimique de la combustion du méthane.

5. Proposer un protocole pour mettre en évidence expérimentalement les produits formés.

II. Dissolution de composés solides

Livre p 261 , expérience A.

III. Détermination de la valeur énergétique d’un fruit sec

Les fruits secs ont des qualités nutritionnelles intéressantes : ils apportent vitamines, acides gras essentiels, oligoéléments, etc. Il faut cependant les consommer avec modération car leur valeur énergétique est élevée.

Comment retrouver expérimentalement la valeur énergétique d’un fruit sec ? Indications :

Extrait de la définition de la calorie donnée par le dictionnaire Le Robert : « Ancienne unité de mesure de la quantité de chaleur valant 4,184 joules ».

Extrait de la définition de la calorie donnée par le dictionnaire Larousse : « Unité de quantité de chaleur équivalant à la quantité de chaleur nécessaire pour élever d’1°C la température d’un gramme […] d’eau […] ».

Tableau des valeurs énergétiques de quelques fruits secs :

Aliment	Calories (kcal / 100g)	joules (kJ / 100g)
Amande sèche	620	2592
Arachide grillée	636	2658
Noisette	656	2743
Noix	677	2830
Noix de cajou	612	2558
Pignon de pin	670	2801
Pistache fraîche	638	2667

Détermination expérimentale de la valeur énergétique d’un fruit sec

Protocole expérimental (calorimétrie)

Protocole :

1. Déterminer la masse m_canette d’une canette en aluminium vide.

2. La remplir d’environ 200 g d’eau. Essuyer toute trace d’eau sur le couvercle.

3. Déterminer la masse m _{canette + eau} de la canette et son contenu.

4. Mesurer la température initiale de l’eau T_i.

5. Préparer le montage (voir schéma). Au besoin, coller le bouchon avec un peu de cire.

6. Déterminer la masse m du fruit sec avec précision.

7. Planter le fruit sec dans l’aiguille (attention, risque de blessure).

8. Fabriquer et placer la cheminée :

9. Rouler une feuille de papier A4, la scotcher et faire trois trous dans le bas de la cheminée.

10. La placer sur le dispositif (voir schéma).

11. Soulever la cheminée et enflammer le fruit sec à l’aide d’une allumette.

12. Replacer délicatement la cheminée (attention, risque d’inflammation de la cheminée).

13. Attendre que le fruit sec soit totalement consumé (environ 5 minutes).

14. Remuer l’eau et mesurer la température T_f du mélange final.

15. Déterminer la masse m’ du résidu de fruit brûlé.

Dispositif :

Exploitation des résultats :

Tableau des résultats de mesures :

Fruit sec	mcanette	m canette + eau	meau	Ti	Tf	m	m’	Δm = m – m’	E	Ecart relatif
	g	g	g	°C	°C	g	g	g	kJ/100g

Informations :

Il faut apporter une calorie (cal) à un gramme d’eau pour élever sa température d’un degré Celsius. Equivalence : 1 cal = 4,184 J

L’énergie libérée par la combustion de la masse Δm de fruit sec est reçue par l’eau (sous forme de chaleur) ; sa température augmente.

La chaleur Q reçue par l’eau est liée à la masse de l’eau, à la variation de la température et à un coefficient C par la relation : Q = m_eau´Ceau´ (T_f - T_i)

Avec la « chaleur massique de l’eau » Ceau = 4,184 J.C^-1.g^-1.

Remarque : une partie de l’énergie libérée par la combustion est reçue par l’aluminium (canette) et par l’air. Pour simplifier les calculs, on ne tiendra pas compte de ces facteurs.

L’énergie E libérée par la combustion de 100 g de fruit sec est donnée par :

(kJ/100g)

L’écart relatif entre la valeur attendue et la valeur expérimentale se calcule par la relation :

Le résultat est exprimé en pourcentage.