a)-  Introduction :

-  On utilise une canette ayant contenu une boisson (33 cl)

-  Cette  canette est remplie d’une quantité connue d’eau.

-  L’ensemble est chauffé à l’aide d’une  lampe à éthanol.

-  On mesure la masse de la lampe au début et à la fin de la manipulation.

-  On mesure également, l’élévation de température.

-  On en déduit expérimentalement la valeur de la chaleur de combustion.

-  Données :

-  Capacité thermique massique de l’aluminium : C_al = 0,897 J . kg^–1 . ° C^–1

-  Température de vaporisation de l’éthanol sous la pression atmosphérique :

   θ_i = 79 ° C

-  Chaleur latente de vaporisation de l’éthanol : Lv = 855 kJ . kg^–1

-  Pour le calcul des quantités de chaleur Q :

-  Un objet de masse m dont la température varie de θ_i à θ_f sans changer

   d’état physique est le siège d’un transfert d’énergie Q :

-  Masse molaire atomique du carbone : M (C) = 12,0 g . mol^–1

-  Masse molaire atomique de l’hydrogène : M (H) = 1,01 g . mol^–1

-  Masse molaire atomique de l’oxygène : M (O) = 16,0 g . mol^–1

-  L’éthanol est un alcool primaire qui est utilisé dans le domaine médical

   comme antiseptique

    (gel hydroalcoolique).

-  Il est utilisé en parfumerie comme solvant.

-  L’éthanol est un biocarburant car il est produit à partir de matières

   premières agricoles (betterave, maïs, canne à sucre,…).

-  Alcool primaire : CH₃ – CH₂ – OH

-  L’éthanol est aussi un combustible utilisé pour chauffer l’habitat,

plus connu sous son nom d’usage  d’alcool.

-  On le trouve dans certaines lampes, des chauffe-plats et certains poêles d’appoint.

-  Sa combustion donne une flamme bleutée.

b)-  Protocole expérimental :

-  Schéma du montage :

c)-  Expérience.

  Le protocole :

-  Peser la lampe à éthanol et noter sa masse m_i

-  Préparer  200 mL d’eau du robinet.

-  Remplir la canette avec les 200 mL d’eau

-  Suspendre la canette, introduire la sonde du thermomètre

   et noter alors la température initiale θ_i

    (attendre l’équilibre thermique)

-  Introduire la lampe à alcool sous le bécher et allumer la lampe. 

-  Surveiller la température de l’eau et arrêter le chauffage quand

   la température est d’environ 20° C

    supérieure à la température initiale.

-  Noter la température finale, (θ_f) après avoir homogénéiser l’eau

    (c’est la température maximale atteinte).

-  Peser la lampe à alcool et noter sa masse finale m_f.

-  En déduire la masse m d’éthanol consommée.

-  Indiquer le fonctionnement de la lampe à alcool et préciser le rôle de la mèche

    présente dans la lampe :

-  Les mesures :

d)-  Exploitation des mesures :

-  Calculer la masse m d’éthanol consommé.

-  Calculer la masse molaire M de l’éthanol.

-  Calculer la quantité de matière n d’éthanol consommé.

-  Calculer la masse m_eau d’eau chauffée.

-  Calculer la quantité de chaleur Q₁ qui sert à chauffer l’eau.

-  Calculer la quantité de chaleur Q₂ qui sert à chauffer la canette d’aluminium.

-  Calculer la quantité de chaleur Q dégagée par la combustion de l’éthanol en kJ.

e)-  Étude de la réaction de combustion :

-  On considère que la combustion de l’éthanol est complète.

-  Écrire l’équation de la combustion de l’éthanol.

-  Réaliser un tableau d’avancement.

-  Calculer l’énergie molaire de combustion E_comb de l’éthanol.

-  Structure moléculaire des molécules des réactifs et des produits :

-  Quelques énergies de liaisons :

-   En déduire la valeur du pouvoir calorifique PC de l’éthanol.

-  Comparer cette valeur à celle déterminée expérimentalement et conclure.

-   Comme peut-on expliquer l’écart entre la valeur théorique et

   la valeur trouvée en pratique ?

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