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Etude d'un système thermodynamique

Dans cette vidéo, Matisse de Studio explique comment déterminer la température finale d'une soupe miso instantanée. Pour cela, on verse une masse d'eau de 150 grammes à une température initiale de 20 degrés. En considérant l'eau comme un système incompressible et en négligeant l'influence du contenu du sachet, on chauffe l'eau jusqu'à atteindre la température finale souhaitée, θF. Pour exprimer la variation d'énergie interne de l'eau en fonction de sa masse et de sa variation de température, on se réfère au mot-clé "exprimer", ce qui signifie qu'il faut donner une expression littérale plutôt que de déterminer la valeur numérique. Matisse rappelle l'importance de bien lire les énoncés en physique chimie. La relation de variation d'énergie interne en fonction de la variation de température est donnée par la masse d'eau chauffée fois sa capacité thermique massique, fois la variation de température. L'objectif est de calculer la température finale θF, étant donné que la variation d'énergie interne de l'eau δUiF doit être égale à 4,2 fois 10 puissance 4 joules. En utilisant les données disponibles (masse d'eau, capacité thermique massique et température initiale), on isole θF dans l'équation et on obtient que θF est égal à θI plus δUiF divisé par la masse d'eau fois sa capacité thermique massique. En effectuant le calcul numérique, on trouve que θF est égal à 87°C, ce qui est une température idéale pour une soupe miso instantanée. Matisse conclut l'exercice en soulignant l'importance de connaître par cœur l'expression de la variation d'énergie interne en fonction de la variation de température.

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio et dans cette vidéo, on va déterminer la température de notre soupe miso. Alors pour préparer une soupe miso instantanée, on verse sur le contenu du sachet une masse M d'eau de 150 grammes, initialement à température de 20 degrés. Le système eau est considéré comme incompressible, on néglige l'influence du contenu du sachet et on chauffe l'eau pour l'amener à la température finale souhaitée, θF. A partir de là, il faut exprimer la variation d'énergie interne de l'eau en fonction notamment de sa masse et de sa variation de température entre l'état initial et l'état final. Alors là, on peut se référer au mot-clé pour comprendre exactement qu'est-ce qu'on nous demande. C'est très important en physique chimie de se référer au mot-clé, il y a beaucoup de points qui se trouvent dans la grammaire en elle-même de la phrase et ça c'est quelque chose que je dis à tous mes élèves, que je leur apprends, c'est apprenez à lire les énoncés. Donc là en fait, exprimer, le mot-clé exprimer, il veut dire qu'il ne faut pas déterminer numériquement, il faut simplement donner une expression qui est littérale. Donc à partir de là, on aurait pu penser aussi à déterminer, c'est déjà un peu plus complexe, et puis calculer, là on nous demande clairement la valeur numérique. Donc voilà, ces petites astuces de lecture d'énoncés. Donc pour exprimer cette variation, on va bien sûr se baser sur la relation de variation d'énergie en fonction de la variation de température. Donc on s'en souvient, la variation justement, on nous propose directement le formalisme de cette grandeur, donc on le répète, la variation d'énergie interne entre l'état initial et l'état final, c'est égal à la masse d'eau chauffée fois sa capacité thermique massique, fois la variation de température, donc la température finale moins la température initiale. Très bien, et à partir de là, la variation d'énergie interne delta UiF de l'eau, à obtenir pour que la transformation de l'eau atteinte à la valeur finale souhaitée, est égale à 4,2 fois 10 puissance 4 joules, on nous demande maintenant clairement de calculer θF. Donc on dispose des données bien sûr de la capacité thermique massique de l'eau, donc comment est-ce qu'on s'en sort ? Et bien on nous donne la valeur de la variation d'énergie interne, on dispose de la masse d'eau à chauffer, de sa capacité thermique massique, et puis de la température initiale, donc on a simplement à isoler la grandeur souhaitée, soit θF. Donc en isolant θF, bien sûr on commence par diviser par m fois CO, et puis finalement on passe θI de l'autre côté, θF c'est égal à θI plus delta UiF divisé par m fois la capacité thermique de l'eau. Et donc en passant à l'application numérique, θF au final est égal à 87°C, donc c'est une température idéale pour une soupe miso instantanée. Donc voilà, c'est la fin de cet exercice qui manipule encore une fois cette grandeur très très importante, il faut bien sûr la connaître par cœur, son expression dans la formule 2 d'échange d'énergie interne en fonction de l'échange de température. Donc bien retenir cette relation. Merci beaucoup d'avoir regardé cette vidéo et puis à bientôt !

Soupe miso

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