30 - CHANGEMENTS D'ETAT PHYSIQUE DE L'EAU
AU COURS DU CHAUFFAGE
(30a.PH2, 30b.PH2)
Programme 1994 Classe de 4
èmeUn corps pur : l'eau.
Contenus : changements d'états de l'eau.
Expériences de cours et travaux pratiques :
températures de changement d'état.
Expérience :
La sonde Pt 100 utilisée a une étendue de mesure : de - 50 à + 150 °C.
Elle est munie d'un convertisseur de mesure de type : 0 à 10 V, à isolement galvanique du signal de sortie et du signal d'entrée ( ex : JUMO modèle TM 010W - 54/30-gt )
La sonde doit être centrée dans le tube pendant les mesures ; on peut utiliser un fil de cuivre spiralé en plusieurs boucles pour guider la sonde et une pince à linge pour la bloquer.
L'ensemble est étalonné avec un thermomètre, à 2 températures, l'une voisine de 0 °C, l'autre voisine de 100 °C ; on mesure avec SYSAM les tensions U
1 et U2 fournies par l'ensemble.q
1 = a * U1 + bq
2 = a * U2 + b d'où les valeurs de a et b pour "ampli" et "décal" des réglages de l'acquisition.(on peut utiliser le menu "Matériel" puis la fonction "Capteurs" pour calculer ces coefficients).
Le tube contenant environ 5 mL d'eau dans laquelle plonge la sonde est d'abord placé dans le mélange glace + sel jusqu'à ce que la température de la glace soit de l'ordre de - 10 °C à - 15 °C (mesurer avec SYSAM sur 5 secondes par exemple).
Après les réglages de l'acquisition, sortir le tube, déclencher l'acquisition F10, réchauffer légèrement le tube au contact des doigts puis, pendant la fusion, dans la paume de la main en tournant lentement la sonde ; suivre à l'écran l'allure du graphe obtenu.
Quand environ les ¾ de la glace sont fondus, placer le tube dans le bain d'huile à température ambiante et mettre en route le chauffage de l'huile, à allure modérée. Suivre la température de l'huile avec une sonde de type K par ex. (on atteint une température de l'ordre de 250°C) ; au moment de l'ébullition de l'eau, la vapeur doit pouvoir s'échapper librement (les petits morceaux de pierre ponce régularisent l'ébullition ; veiller à ne pas utiliser une trop grande quantité d'eau, utiliser un grand tube à essais).
Des essais préalables sont nécessaires pour déterminer la durée totale de l'expérience.
Réglages :
Voie A / D
Voie 0 / nom : Température / unité : °C / couleur : au choix (jaune est bien visible) / style : /
fenêtre : 1 / ampli et décal : coefficients a et b déterminés précédemment / mode : AUTO /
calibre : 0 à + 10,24V
Acquisition
Réglages acquis. / points 500 à 600 (selon les essais effectués au préalable ; on peut toujours arrêter l'acquisition avant la fin du programme) / durée : 3s / moyenne : 64 / .....les autres paramètres : sans changements.
Echelles / Abscisse
Fenêtre 1 / Abscisse : T en s : sans changement
Echelle X : calculée par le logiciel, sans changement
Echelle Y : manuelle / mini. : -20 / maxi. : 140
Eventuellement :
Notes Titre / Commentaires.
ESC
F 10 Acquisition, sortir le tube du mélange réfrigérant, puis, plus tard le placer dans le bain d'huile.
A la fin de l'acquisition, retirer la sonde du tube.
Compléter éventuellement les commentaires, puis :
Fichier Enregistrer sous
Edition Imprimante.
Annexe : Convertisseur de mesure 0 - 10 V
Par cette technique, il est facile de comparer l'ébullition de l'eau (pure) et de l'eau salée (saturée).
On peut effectuer 2 acquisitions successives (conserver l'acquisition précédente) avec une synchronisation sur un niveau de tension calculé à partir de la valeur de la température 90°C.
