Exercices de Physique-Chimie : Les transformations physiques

Un glaçon initialement à $-10 ^\circ C$ est laissé à l'air libre dans une pièce à $20 ^\circ C$. Il finit par fondre totalement. Ensuite, on chauffe cette eau liquide dans une casserole jusqu'à ce qu'elle atteigne $100 ^\circ C$ sous la pression atmosphérique standard de $P = 1,013 \times 10^5 \text{ Pa}$. 1) Nommez le changement d'état lors du passage de la glace à l'eau liquide. 2) Nommez le changement d'état observé lorsque l'eau liquide est maintenue à $100 ^\circ C$ sous cette pression.

Lors d'une séance de travaux pratiques, on place un morceau de glace de masse $m = 50,0 \text{ g}$ à la température initiale de $T_i = -10,0 \text{ °C}$ dans un calorimètre. On apporte de l'énergie thermique jusqu'à ce que la glace se transforme totalement en eau liquide à la température finale de $T_f = 20,0 \text{ °C}$.

Données :

• Capacité thermique massique de la glace : $c_{glace} = 2,10 \text{ kJ} \cdot \text{kg}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}$
• Capacité thermique massique de l'eau liquide : $c_{eau} = 4,18 \text{ kJ} \cdot \text{kg}^{-1} \cdot \text{°C}^{-1}$
• Énergie latente de fusion de l'eau : $L_f = 334 \text{ kJ} \cdot \text{kg}^{-1}$

Calculez l'énergie totale $Q_{total}$ nécessaire à cette transformation en kJ.

Un échantillon de glace de masse $m = 45,0\text{ g}$, initialement à une température $T_{i} = -12,0\text{ }^{\circ}\text{C}$, subit un processus de réchauffement. Calculez la quantité d'énergie thermique $Q_{tot}$ nécessaire pour amener cet échantillon à la température de fusion de $0,0\text{ }^{\circ}\text{C}$, puis pour le faire fondre totalement afin d'obtenir de l'eau liquide à $0,0\text{ }^{\circ}\text{C}$. Données : capacité thermique massique de la glace $c_{glace} = 2,10\text{ J}\cdot\text{g}^{-1}\cdot^{\circ}\text{C}^{-1}$, chaleur latente massique de fusion de la glace $L_{fus} = 334\text{ J}\cdot\text{g}^{-1}$.