Solidification du cyclohexane

On se propose d'étudier la variation de la température d'un corps pur au cours de sa solidification.

Chaque élève devra rédiger un compte-rendu soigné, en faisant des phrases claires et en justifiant chaque affirmation.

I Etude du capteur	(Capteur Jeulin)	Si le capteur a déja été étudié, rappeler la relation entre la température q et la tension U_AB aux bornes du capteur et passer au paragraphe II.
A) Dispositif Un générateur d'intensité alimente un "dipôle capteur de température" muni d'une sonde plongée dans l'eau. On se propose d'étudier la tension U_AB aux bornes du capteur en fonction de sa température. On chauffe 150 mL d'eau, initialement à 5°C, jusqu'à 40°C. Un thermomètre au degré celsius permet de suivre la température. La tension U_AB aux bornes du capteur sera suivie à l'aide d'un voltmètre.	B) Réglage du dispositif Régler l'intensité à l'aide du bouton du générateur d'intensité (position médiane). Vérifier que la tension U_AB vaut: U_AB = 2,73 + q/100 où q désigne la température en °C à l'aide de la vis du dipôle capteur. L'ajuster si nécessaire à l'aide de la vis du dipôle capteur.	C) Réalisation des mesures Abaisser la température de l'eau à environ 5°C en laissant fondre 3 glaçons dans 120 mL d'eau. Préparer un tableau pour noter U_AB et q. Mettre le chauffage en marche (thermostat 4). Bien noter la tension lorsqu'on passe à des valeurs entières de la température q.
D) Etude de la courbe U_AB = f (q) Tracer la courbe sur papier millimétré. Echelles: Abscisse: 1cm pour 2°C Ordonnée: Choisir l'échelle pour que la courbe tienne dans un carré	1) Quelle est la nature de cette courbe? 2) Déterminer son équation à l'aide du graphe. Aide: le coefficient directeur a d'une droite se détermine comme ci-contre. 3) Quelle est l'unité de ce coefficient directeur? 4) Répondre par vrai ou faux aux affirmations ci-après. a) Si on connait deux points d'une droite, cette droite est unique. b) Il suffit de connaître son coefficient directeur pour tracer une droite. c) Si on connait un point d'une droite et son coefficient directeur, on peut tracer cette droite.	5) En utilisant le graphe U_AB = f(q) montrer que le fait de connaître cette droite et une valeur de la tension (par exemple 2,93V) permet de déduire la température.

II Etude de la solidification du cyclohexane

A) Dispositif
On étudiera l'évolution de la température du cyclohexane refroidi par un mélange de glace pilée et de sel.
Verser le cyclohexane dans un tube à essais: environ 3 cm de hauteur.
Piler 6 ou 7 glaçons; les placer dans un becher; ajouter deux spatules de gros sel et agiter.

Avant l'expérience

B) Configuration du logiciel Régressi

1) Passer en mode mesure:
Fichier	Nouveau	Candibus
2) Voie A	T_e	°C
	Etalonnage	Direct
0V		- 273
Variation de 1V		100
		Activer
3) Voie B		Désactiver
4) Paramètres d'acquisition
Mode	Balayage temporel

Balayage	Nombre de points	126
	Monocoup
	Abscisse	Temps
	Durée	4 min
	Valider par OK
Synchronisation		Clavier

C) Mesures
Précautions:
- Le capteur doit être propre et sec avant d'être plongé dans le cyclohexane.
- Le capteur sera utiliser pour agiter, verticalement, sans sortir du cyclohexane.
- Le tube à essais devra être maintenu dans la glace, au minimum jusqu'au niveau du liquide.
Lancement de l'acquisition:
- Introduire le capteur dans le tube à essais.
- Placer le tube à essais dans la glace et agiter aussitôt et sans discontinuer jusqu'à la fin des mesures.
- On déclenchera le début des mesures en appuyant sur la barre espace.
Observations:
$ Observer sur l'écran la variation de la température.
$ Observer simultanément ce qui se passe dans le tube à essais.
$ A la fin, noter ces observations.
Puis passer les mesures dans Régressi.

D) Questions
Afficher le graphe de la température en fonction du temps. L'imprimer.
1) A quoi correspond le palier de température?
2) Noter la température de solidification du cyclohexane. Comparer à la valeur indiquée sur une bouteille de cyclohexane.
3) Colorier et numéroter de 1 à 3 les différentes parties de la courbe et noter sur le cahier, pour chacune de ces phases:
w l'état du cyclohexane,
w ce qui se passe au cours de cette phase.
4) Si des anomalies sont observées sur la courbe, essayer d'en déterminer les raisons.
5) Si les mesures sont mauvaises, réchauffer le cyclohexane en plaçant le tube dans un becher d'eau tiède. Puis recommencer une série de mesures en respectant toutes les précautions.

Evolution de la température
6) Quelle est la température de solidification de l'eau?
7) Dessiner la courbe obtenue en faisant geler de l'eau. On indiquera la température de solidification.

III Etude de la solidification d'un mélange de cyclohexane et d'acétophénone
w Reprendre le tube contenant le cyclohexane et y ajouter une goutte d'acétophénone. w Refaire la manipulation précédente avec les mêmes réglages. w Comparer aux résultats précédents.		w Conclure sur la température de solidification d'un corps pur. w Conclure sur la solidification d'un mélange.