Seconde_Thème 3_LE SPORT AE 24_Effet thermique d’une transformation chimique EFFET THERMIQUE D’UNE TRANSFORMATION CHIMIQUE Objectifs : - Savoir qu’une transformation chimique peut être le siège d’un échange de chaleur. - Distinguer les transformations qui libèrent de l’énergie thermique de celles qui en consomment. Etude d’un désinfectant utilisé dans le sport. I. Les solutions d’eau oxygénée ne sont pas stables. En effet, l’eau oxygénée, dont le nom scientifique est le peroxyde d’hydrogène, se décompose en présence d’ions fer (III). Verser 50 mL d’une solution d’eau oxygénée à 10 volumes dans un grand bécher. Mesurer la température de la solution toutes les minutes, pendant 4 minutes. A t = 5 minutes, ajouter 10 mL d’une solution de nitrate de fer (III). Approcher un morceau de bois incandescent au-dessus du bécher. Mesurer la température de la solution à t = 6 minutes, puis toutes les minutes jusqu’à t = 15 minutes. Observations : 1. a. Noter vos observations dans le bécher avant et après l’ajout de la solution de nitrate de fer (III). b. Comment évolue la température de la solution avant l’ajout de nitrate de fer (III) ? Après cet ajout ? Interprétation : 2. Identifier l’un des produits formé par la décomposition de l’eau oxygénée. Conclusion : 3. a. Quelle est la nature de la transformation qui fait varier la température ? Justifier. b. La transformation libère-t-elle de l’énergie thermique ou en consomme-t-elle ? Justifier. c. Quel adjectif attribuer pour qualifier la transformation : exothermique / athermique / endothermique ? Quantité d’énergie contenue dans une amande. II. Durant un effort de longue durée, de nombreux sportifs mangent des fruits secs, reconnus pour leur apport énergétique. L’apport énergétique des aliments est souvent indiqué sur l’emballage : il renseigne sur l’énergie libérée lors de la dégradation de l’amande dans l’organisme. On souhaite, ici, déterminer l’énergie dégagée par la combustion d’une amande. Travail expérimental à effectuer : Peser la masse mamande d’une amande puis la placer sur le fil de fer. Peser une canette vide de masse m0. Y verser environ 100 mL d’eau et peser l’ensemble de masse m1. Placer la canette au-dessus de l’amande, en la maintenant par une pince. Disposer un thermomètre dans la canette sans qu’il ne touche les parois, ni le fond de la canette. Relever alors la température initiale θi. Enflammer l’amande sous la canette et mesurer la température θf de l’eau lorsque l’amande a fini de se consumer. Attendre que l’amande refroidisse et peser de nouveau sa masse m’amande. Exploitation des résultats : a. Pourquoi brûle-t-on l’amande pour déterminer l’énergie qu’elle libère dans notre organisme ? b. Préciser que le comburant et quel est le combustible lors de la combustion de l’amande. 2. Pourquoi la température de l’eau augmente-t-elle ? 3. a. Déterminer la masse d’eau meau contenue dans la canette. b. La combustion est supposée complète ; les pertes dues à l’échauffement de l’air ambiant et de 𝜽𝒇 – 𝜽𝒊 la canette sont négligeables. L’expression de l’énergie libérée (en kcal) par la réaction est la suivante : Elib = 𝒎𝒆𝒂𝒖 𝟏𝟎𝟎𝟎 Calculer l’énergie libérée par la réaction. 4. a. Déterminer la masse m d’amande qui a brûlé. b. En déduire la quantité d’énergie libérée pour 100 g d’amande. c. Comparer votre résultat à la valeur indiquée sur l’emballage. Justifier l’écart. 5. Comment l’organisme fait-il pour éliminer toute l’énergie qu’il ingère ? 1. M.Meyniel 1/1 Seconde_Thème 3_LE SPORT Matériel : par binôme : AE 24_Effet thermique d’une transformation chimique - eau oxygénée à 10 vol. - nitrate de fer (III) à 0,5 mol.L-1 - bécher 100 mL - éprouvette de 50 mL - morceau de bois - briquet - thermomètre professeur : - eau oxygénée à 10 vol. - nitrate de fer (III) à 0,5 mol.L-1 (1 L) (200 mL) - fil de fer vertical sur bouchon erlenmeyer - canette 33 cL entouré de papier alu (pas de marque !!!) - thermocouple - potence + 2 pinces - balance au dixième M.Meyniel 2/1
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