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•
Après n = 460 rotations, conclure l'expérience et
lire la résistance : R
2
Comme la température augmente encore un peu
directement après conclusion de l'expérience (ho-
mogénéisation de la répartition de la tempéra-
ture), on note comme valeur de mesure la résis-
tance maximale qui est atteinte quelques secon-
des après la fin de l'expérience. Ensuite, la résis-
tance se remet à augmenter, car la température
du cylindre retombe par l'échange de chaleur avec
l'environnement.
4.1.2 Evaluation de l'expérience
•
Le travail W est défini comme le produit de la force
F et du parcours s
W = Fs
•
Lors du frottement, la force
F = m
g
A
(g représente l'accélération de la pesanteur) agit
le long du parcours
s = F nπ D
r
•
On utilise les équations 3 et 4 dans l'équation 2
pour obtenir :
W = m
gnπ D
= 5,22 x 9,81
A
R
x 460 x 3,1416 x 0,04575 Nm = 3386 Nm (5)
•
La chaleur accumulée dans le cylindre ∆Q résulte
de la différence de température (T
capacité thermique spécifique indiquée au para-
graphe 2 :
∆Q = c
m
(T
– T
) = 0,86 x 0,249
A
A
2
1
x (30,26 – 14,60) kJ = 3353J
•
Dans cet exemple, l'écart entre le travail et la cha-
leur ne présente qu'environ 1%. En raison de to-
lérances inévitables dans la composition du ma-
tériau (l'aluminium pur est très mou et ne peut
guère être traité mécaniquement, aussi utilise-t-
on toujours des alliages), la capacité thermique
Rapport entre la résistance et la température avec un palpeur de température
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
R R R R R / k
/ k
/ k
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
7,86
14,97
6,78
7,84
15,03
6,76
7,82
15,08
6,74
7,80
15,14
6,72
7,78
15,19
6,70
7,76
15,25
6,68
7,74
15,31
6,66
7,72
15,36
6,64
7,70
15,42
6,62
7,68
15,47
6,60
= 3,99 kΩ (T
= 30,26 °C).
2
(2)
(3)
(4)
– T
) et de la
2
1
(6)
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
/ k
/ k
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
/ k
/ k
18,19
5,70
18,26
5,68
18,32
5,66
18,39
5,64
18,45
5,62
18,52
5,60
18,58
5,58
18,65
5,56
18,72
5,54
18,78
5,52
spécifique peut néanmoins varier sensiblement.
Il est recommandé de la déterminer individuelle-
ment pour chaque cylindre. La méthode la plus
simple est un réchauffement électrique, sous-en-
tendu d'avoir une équivalence entre la chaleur et
l'énergie électrique.
4.2 Conversion de l'énergie électrique en chaleur
4.2.1 Réalisation de l'expérience
•
Une fois refroidi, le cylindre est vissé au support
(mêmes conditions qu'au cours de l'expérience sur
le frottement) et le palpeur enfiché. Après quel-
ques minutes, qui doivent s'écouler pour obtenir
une répartition homogène de la température, la
résistance du palpeur s'élève à R
formément à T
1
•
A présent, le bloc d'alimentation préréglé (cf. pa-
ragraphe 3) est branché à l'élément chauffant et
un chronomètre démarré. Noter la tension et le
courant (affichage sur le bloc d'alimentation) :
U = 11,0 V , Ι = 0,510 A
•
Après t = 600 s, conclure l'expérience et lire la
résistance :
R
= 3,98 kΩ (T
2
4.2.2 Evaluation de l'expérience
•
L'énergie électrique E est le produit de la puis-
sance P et du temps t. La puissance est quant à
elle le produit de la tension et du courant. On a
alors l'équation suivante :
E U T
=
= 11,0 x 0,512 x 600 = 3379Ws
I
•
Au cours de cette expérience, la chaleur amenée
s'élève à
∆Q = c
m
(T
– T
A
A
2
x (30,32-14,60) kJ = 3366J
•
Encore une fois, E et ∆Q coïncident très bien.
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
/ k
22,05
4,62
22,13
4,60
22,21
4,58
22,29
4,56
22,37
4,54
22,45
4,52
22,53
4,50
22,61
4,48
22,69
4,46
22,77
4,44
11
= 8,00 kΩ (con-
1
= 14,60 °C d'après l'équation 1).
= 30,32 °C).
2
) = 0,86 x 0,249
1
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
/ k
26,84
3,54
26,94
3,52
27,04
3,50
27,14
3,48
27,24
3,46
27,35
3,44
27,45
3,42
27,55
3,40
27,66
3,38
27,76
3,36
(7)
(8)
T T T T T / / / / / °C C C C C
33,10
33,24
33,38
33,51
33,65
33,79
33,93
34,07
34,22
34,36
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