Expérience de Joule-
But de l'expérience:
Mesurer équivalent mécanique de la calorie : J=W/Q
· Description:
L 'appareil est constitué par un calorimètre étanche en cuivre muni intérieurement d'aubes de brassage et tournant horizontalement. Le frein à corde (tresse en cuivre) est enroulé autour du calorimètre et tendu par un poids P fixé à une extrémité, l'autre extrémité étant accrochée à un support réglable par 1 'intermédiaire d'un ressort compensateur.
Le frottement de la tresse sur le calorimètre pendant N tours provoque une quantité de chaleur Q.
Le travail correspondant est provoqué par la force P = mg sur le calorimètre dont le point d'application décrit à chaque tour la longueur de la circonférence du calorimètre.
· Détermination de W:
Le poids P = mg a parcouru la longueur L = 2 p R n
Le travail effectué est W = 2 p R n P
(Avec : P = Poids en Newton et n = nombre de tours)
· Détermination de Q
La masse m échauffée comprend la masse de l'eau ainsi que l'équivalent en eau de la masse de cuivre du calorimètre et des divers accessoires.
Q = m ceau (T2 - T1)
Afin d'obtenir un meilleur résultat, il est recommandé de prendre T1 inférieur de 2 °C à la température ambiante.
· Caractéristiques
Chaleur massique de cuivre C = 0.092 Calories.g-1.K-1
Masse de cuivre du calorimètre : environ 131.5 g
Masse de cuivre de la tresse : 30g
Equivalent en eau du calorimètre et de la tresse : 14.85g
Equivalent en eau du thermomètre : 0,15 g
Contenu en eau du calorimètre : 70g
Masse de la charge de traction : 5 kg
Précision : cet appareil détermine J à quelques % près
Florian CAZES et Pierre-Adrien LEFEBVRE (PCSI Cassin 2004-2005)