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Calorimétrie

          Après avoir séché les rejets, toujours dans le but de produire le plus d’énergie sous toutes les formes possibles, nous avons entrepris de brûler le rejet séché afin de produire de l’énergie thermique. Pour faire cela, nous avons fait une calorimétrie pour avoir une idée de l’énergie thermique que produit un morceau de rejet séché d’une masse précise.

 

Liste de matériel:

  • Potence

  • Fil

  • Canette en aluminium

  • Balance

  • Bécher de 2L

  • Rejet séché

  • Oxygène (O₂)

  • Bec Bunsen

  • Fil de fer

  • Thermomètres (un “classique” et un autre pour ordinateur)

  • Ordinateur


Protocole:

          Tout d’abord, nous commençons par introduire environ 100mL d’eau dans la canette en aluminium. Ensuite, nous attachons la canette à un endroit afin de la suspendre par-dessus la potence dans l’air. En-dessous de la canette, nous plaçons un bécher de grande taille (2L et au-dessus) contenant une quantité minime d’eau. Il est nécessaire de mettre un peu d’eau au fond du bécher afin d’empêcher le bécher de casser si la canette devrait tomber et pour éteindre la flamme s'il devrait y avoir un accident.

          De plus, nous insérons les deux thermomètres à l’intérieur de la canette en s'assurant que la partie métallique touche l’eau. Ainsi, lorsque nous allons enflammer le morceau de rejet en-dessous de la canette, nous pourrons mesurer la différence de la température initiale de l’eau et la température finale afin d’en tirer l’énergie que pourrait créer la combustion du rejet séché.

          Avant de commencer à chauffer le morceau de rejet séché, nous mettons de l’oxygène dans le bécher afin de s’assurer que le morceau pourrait bien brûler et augmenter la précision des résultats. Ensuite, nous brûlons un morceau de rejet séché de masse 0,99g jusqu’à ce que l’on aperçoit que le morceau devient rouge avant de le placer juste en-dessous de la canette. Nous le maintenons à l’aide d’un fil de fer à cette position pendant exactement 1 minute.

 

Montage pour la calorimétrie

On détermine l’énergie libérée par la combustion à l’aide de cette formule:

 

 

 

Pour cette formule:

  •                   est l’énergie thermique libérée (en J)

  •      est la masse de l’objet en question (en g)

  •      est la capacité thermique massique qui dépend du corps en question (en J.g⁻¹.⁰C⁻¹)

  •      la température du corps (en ⁰C)

 

À l’aide du livre de SPC 1ère S, nous savons que           = 4,18 J.g⁻¹.⁰C⁻¹ et que (sachant que l’aluminium est le métal que nous utilisons)        = 0,90 J.g⁻¹.⁰C⁻¹.

 

          De plus, nous obtenons d’après les résultats des thermomètres que la température initiale était de   25,2 ⁰C et, qu’après la combustion du morceau de rejet, la température obtenue est de 26 ⁰C. Par ailleurs, nous savons aussi que la masse du morceau avant la combustion était de 0,99g et que celle après la combustion est de 0,66g. Ainsi, nous sommes en train de calculer la libération d’énergie par 0,33g de rejet séché. Nous avons aussi mesuré la masse de la canette, qui est de 14,26g, et celle de l’eau dans la canette, qui est de 96,16g.


Application numérique:         

 

                   = (96,16 x 4,18 + 14,26 x 0,90) x (26 - 25,2)

                   = 331,8 J

 

          Ainsi, il suffit de remplacer dans la formule et nous pouvons en conclure que l’énergie libérée est de 332 J, soit 995,4 J/g, sachant que la perte de masse était de 0,33g soit un tiers de 1g. Ainsi, si l’on multiplie cela par la masse totale de notre rejet séché (27,98g), nous pourrons obtenir l’énergie que libérerait la totalité de notre rejet séché, qui serait de 27,9 kJ.

 

          Nous pouvons donc calculer l'énergie qui serait libérée par la combustion du rejet d'une tonne de pommes de terre. Sachant que nous avons obtenu 1,4L de rejet liquide à partir de 1,5kg de pomme de terre et que 450mL de ce rejet pesait à peu près 28g une fois séché, on peut en déduire que 1,5kg de pomme de terre produirait 87g de rejet et que une tonne produirait 58kg de rejet séché. 

 

Ethermique une tonne = mrejet x E

 

Application numérique:

Ethermique une tonne = 58 x 10³ x 995,4

Ethermique une tonne = 5,8 x 10⁷ J

 

Ethermique une tonne= Ethermique une tonne /3600 Wh

 

Application numérique:

Ethermique une tonne=  5,8 x 10⁷ /3600

Ethermique une tonne=  16,1 kWh

 

          Ainsi, le rejet de la distillation d'une tonne de pomme de terre pourrait fournir plus de 16 kWh d'énergie thermique, soit 5,8 x 10⁷ J. 

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