CHAPITRE
Plan
1Système macroscopique et bilan énergétique
A) Je sais décrire un système macroscopique
- Pour relier le macroscopique au microscopique on utilise la constante d’Avogadro :
- Na=6,02.1023 mol-1
- Dans une mole d’une entité, il y a Na entités.
- Un système macroscopique est constitué d'un grand nombre d'atomes ou de molécules, assimilés à des points matériels.
- Tout ce qui n'appartient pas au système macroscopique est dit extérieur au système.
B) Je sais définir l’énergie d’un système
- On appelle énergie interne U l’ensemble des formes d’énergie présentes au sein d’un système à l’échelle microscopique.
- La température est due à l’agitation thermique, c’est-à-dire l’énergie cinétique des particules constituant le système.
- Ainsi, lorsque la température augmente, l’énergie interne augmente.
- On appelle énergie mécanique Em la somme des énergies cinétique et potentielle à l’échelle macroscopique :
- Em=Ec+Ep
- On appelle énergie totale Etot la somme de l’énergie interne et de l’énergie mécanique :
- Etot=U+Em
C) Je sais décrire les transferts d’énergie d’un système
- On note la variation d’une grandeur physique avec un Δ :
- ΔEtot=ΔU+ΔEm
- relation entre la variation d’énergie interne, le travail et le transfert thermique : ΔU=W+Q avec
- ΔU la variation d’énergie interne en J
- W le travail en J
- Q le transfert thermique en J
- Si ΔU>0 le système reçoit de l’énergie du milieu extérieur.
- Si ΔU<0 le système fournit de l’énergie au milieu extérieur.
D) Je sais exprimer la variation de l’énergie totale du système lors de son évolution
- Il faut identifier les transferts énergétiques.
- Utiliser la relation : ΔEtot=ΔU+ΔEm=W+Q+ΔEm avec
- ΔEtot la variation d’énergie totale en J
- ΔU la variation d’énergie interne en J
- ΔEm la variation de l’énergie mécanique en J
- Q le transfert thermique en J
- W le travail en J
2Transferts thermiques
A) Je sais calculer la variation d’énergie interne
- Pour un système condensé, c’est-à-dire solide ou liquide, la variation de l’énergie interne est proportionnelle à la variation de température.
- relation entre la variation d’énergie interne, la variation de température et la capacité thermique : ΔU=C×ΔT avec
- ΔU la variation d’énergie interne en J
- C la capacité thermique en J.K-1
- ΔT la variation de température en K
- relation entre la variation d’énergie interne, la température finale, la température initiale et la capacité thermique : ΔU=C×(Tf−Ti) avec
- ΔU la variation d’énergie interne en J
- C la capacité thermique en J.K-1
- Tf la température finale en K
- Ti la température initiale en K
B) Je sais identifier les différents modes de transfert thermique
- Le transfert thermique par conduction est généré par les chocs entre les particules au niveau microscopique à l’intérieur d’un système.
- C’est un mode de transfert thermique courant pour les solides.
- Le transfert thermique par convection est généré par un mouvement global des particules au niveau microscopique à l’intérieur d’un système.
- Ce mode de transfert thermique est propre aux liquides et aux gaz.
- Le transfert thermique par rayonnement est généré par l’absorption ou l’émission d’un rayonnement électromagnétique.
C) Je sais définir le flux thermique
- Le flux thermique Φ caractérise la vitesse du transfert thermique Q pendant une durée Δt.
- relation entre le flux thermique, le transfert thermique et la durée : Φ=ΔtQ avec
- Φ le flux thermique en W
- Q le transfert thermique en J
- Δt la durée en s
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