Capacité thermique spécifique de différents liquides avec Cobra SMARTsense

Principe de l´expérience

Des augmentations de température différentes montrent que les substances réagissent différemment à l’énergie fournie et possèdent donc des capacités thermiques spécifiques différentes. Dans cette expérience, les apprenants étudient la capacité thermique spécifique de différents liquides en chauffant de l’eau et de la glycérine avec le même apport d’énergie et en mesurant la variation de température ainsi que l’énergie fournie. À l’aide du capteur d’énergie Cobra SMARTsense, la puissance et l’énergie sont enregistrées numériquement, tandis qu’un capteur de température mesure l’élévation de température. Les apprenants reconnaissent ainsi la relation entre l’énergie fournie et la variation de température ainsi que la capacité propre à chaque substance de stocker la chaleur.

Des Exercices

1. Les apprenants montent un calorimètre scolaire simple avec sonde de température et résistance chauffante.
2. Ils chauffent successivement des quantités définies d’eau et de glycérine avec la même puissance de chauffage pendant une durée déterminée et enregistrent la température et la puissance.
3. À partir des données mesurées, ils déterminent la variation de température et calculent l’énergie thermique fournie.
4. Ils calculent ensuite la capacité thermique spécifique des liquides étudiés et comparent les résultats. Les influences possibles, telles que la capacité thermique du calorimètre ou les incertitudes de mesure, sont discutées.

Objectifs

Grâce à cette expérience, les apprenants comprennent la notion d’énergie et la relation entre énergie thermique, masse et variation de température. Ils reconnaissent la capacité thermique spécifique comme une grandeur dépendante de la substance et comme une mesure de l’aptitude d’un matériau à stocker la chaleur, et découvrent la structure et le fonctionnement d’un calorimètre. Grâce aux capteurs numériques et au logiciel d’acquisition et d’analyse des données, ils développent des compétences dans l’analyse des données expérimentales.

Avantages

• Réalisation simple et promotion de la compréhension technique grâce à un calorimètre montable à partir d’appareils de laboratoire standard.
• Favorise la compréhension des transformations d’énergie lors des processus de chauffage.
• Fort lien avec la vie quotidienne (p. ex. explication du transfert d’énergie lors de l’ébullition de l’eau).
• Évaluation quantitative par la mesure de la température, de la puissance et de l’énergie à l’aide de capteurs numériques (Cobra SMARTsense).
• Combinaison d’une expérience classique et d’un enregistrement moderne des données.
• Possibilité de discussion des écarts de mesure par rapport aux valeurs de la littérature.
• Préparation rapide et simple de l’expérience (notice disponible).