27. A l’heure du thé

La préparation du thé est une expérience de physique quotidienne qui requiert peu de matériel et qui peut pourtant permettre de mesurer avec précision deux caractéristiques thermodynamiques de l’eau : sa capacité thermique massique et son enthalpie massique de vaporisation. On utilise une bouilloire électrique, dont la surface latérale est calorifugée par de la laine de verre, contenant meau = (1,00 ± 0,01) kg d’eau dont on mesure la température et la masse au cours du temps pendant la phase de chauffe et la phase d’ébullition. La bouilloire est dotée d’une résistance chauffante R = (40,0 ± 0,2) Ω branchée directement sur le secteur de tension efficace U = (230 ± 2) V. L’ensemble est placé sur une balance.
Les points expérimentaux ont été reportés ci-dessous : l’expérience 1 consiste à mesurer la température de l’eau au cours du temps et l’expérience 2 la masse d’eau.Les mesures ont été prises « à la volée », les valeurs évoluant sans cesse au cours du temps, mesuré avec une incertitude de 1 s. Il a fallu mélanger l’eau régulièrement pour homogénéiser la température T, mesurée avec une incertitude de 2°C. La masse m de l’ensemble a été mesurée à la balance avec une incertitude de 5 g pendant la phase de chauffe et une incertitude de 20 g pendant l’ébullition. Le couvercle de la bouilloire est maintenu ouvert pendant l’ébullition et un ventilateur permet d’empêcher que l’eau vaporisée ne retourne à l’intérieur.
On cherche à déterminer la capacité thermique massique de l’ea…