Calorimtrie

Comprendre les phnomnes thermiquesQuest-ce que lnergie ?Comment peut-on chauffer un corps ?Comment lnergie se transmet ?Comment isole-t-on une maison ?

Dfinition de lnergieLnergie est une des notions fondamentales de la physique. Cest une notion abstraite dont on sait facilement dcrire les effets, mais pas la nature. Elle se prsente sous diffrentes formes: lectrique, chimique, mcanique, thermiqueSon unit est le joule abrg J.

Les transformations de lnergieSource: www.climat.be/fr/definition.html

La consommation dnergie Evolution constate de la consommation totale d'nergie commerciale (c'est dire hors bois, dont une large part chappe aux circuits commerciaux), depuis 1860 en Mtoe (million de tonne dquivalent ptrole). Sources : Schilling & Al. 1977, IEA, Observatoire de lEnergie.

Dfinition du rendementDans la vie courante on transforme en gnral lnergie car on veut lutiliser. Prenons lexemple dun moteur de vhicule. Lnergie utile est celle qui servira faire avancer la voiture, lnergie inutile est celle qui sera perdue dans les frottements des pices, la commande des accessoiresLe rendement se dfinit comme:

Dfinition de la puissanceLa puissance est la capacit fournir une certaine nergie en un certain temps. Son unit est le Watt.

1Watt = 1Joule/1 seconde

Nous avons tous une notion intuitive de la puissance, par exemple nous savons comparer la puissance de diffrents vhicules.

Quest-ce que la temprature?La temprature est une proprit de tout corps en quilibre thermique et est une mesure de lagitation des atomes ou molcules qui constitue le corps. On parle dune variable dtat macroscopique (cf livre page 462-464)Elle se mesure avec des instruments appels thermomtres.On trouve deux chelles courantes de tempratures: les degrs Celsius TC et les degrs Kelvin TkLa relation entre les deux chelles est: Tk = TC +273, 15

Modifier la temprature dun corpsSi on fournit un corps une certaine quantit de chaleur alors on peut observer une augmentation de sa temprature. Comment peut-on quantifier ce changement de temprature?On a pu remarquer que le lien entre chaleur fournie et le changement de temprature sexprimait comme:Q = m c T

Q est la quantit de chaleur en joule, m est la masse du corps en kg, c est la chaleur spcifique du corps en J/kgKT = (Tf - Ti ) la temprature finale moins la temprature initiale.

La chaleur spcifique (ou massique)La chaleur spcifique c est un paramtre qui varie pour chaque corps.La courbe ci-contre prsente la variation de temprature pour 100 grammes de deux liquides chauffs avec la mme puissance. Les pentes diffrentes indiquent des c diffrents.Son unit est le : J/kg KQuelquefois on trouve pour les rcipients la notion de capacit calorifique note soit C soit et valant C = cm. Son unit est le J/K

Graph2

2020

21.522

23.525

2527

2630

2833

temps

temprature

Variation de temprature

Feuil1

Aluminium660.325

Argent961.919

Cuivre1083.416.6

Fer153512

Tungstne34104.5

Plomb327.529

Nickel145513

laiton93218

Or1064.414.2

0-50

73.5-25

1470

4000

6180

916.550

1215100

2000100

Feuil1

Temprature de fusion

Coefficient de dilatation linque (x 10-6)

Feuil2

Temps (secondes)

Temprature (C)

Feuil3

02020

121.522

223.525

32527

42630

52833

Feuil3

temps

temprature

Variation de temprature

Les changes dnergieL'exprience ci-dessous vise montrer que lorsque des changes thermiques sont possibles entre deux corps dont les tempratures sont diffrentes, c'est le corps le plus chaud qui cde de la chaleur l'autre.

La conservation de lnergieCe qui schange entre les deux corps de lexprience prcdente est une certaine quantit de chaleur. La loi de la conservation de lnergie nous donne:Q1+ Q2 = 0 Cette relation nous permet de calculer la temprature finale Tf avec lquation suivante:m1c1(Tf T1) + m2c2 (Tf T2) = 0

Modifier ltat dun corpsApporter ou retirer de lnergie peut aussi faire changer dtat un corps.Il existe 3 tats de la matire: ltat solide, ltat liquide et ltat gazeux. Les changements entre ces tats se font une temprature bien spcifique chaque corps, appeles temprature de fusion TF et temprature dbullition Tv TvTFSolideLiquideGazfusionsolidificationvaporisationliqufaction

Changements dtats et nergieLa relation qui permet de connatre le lien entre nergie et changement dtat scrit:Q = m LF,V Le signe indique que lnergie est soit positive sil faut fournir de lnergie au corps, soit ngative sil faut enlever de lnergie au corps. Le terme LF,V sappelle la chaleur latente de fusion (LF) ou chaleur latente de vaporisation (Lv). Ces termes sont spcifiques chaque corps.

Effet de lnergie thermique - rsumVariation de la temprature dun kilo deau initialement sous forme de glace 50 C et chauff avec une puissance constante de 700W

Graph1

-50

-25

0

0

0

50

100

100

Temps (secondes)

Temprature (C)

Feuil1

Aluminium660.325

Argent961.919

Cuivre1083.416.6

Fer153512

Tungstne34104.5

Plomb327.529

Nickel145513

laiton93218

Or1064.414.2

0-50

73.5-25

1470

4000

6180

916.550

1215100

2000100

Feuil1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Temprature de fusion

Coefficient de dilatation linque (x 10-6)

Feuil2

0

0

0

0

0

0

0

0

Temps (secondes)

Temprature (C)

Feuil3

02020

121.522

223.525

32527

42630

52833

Feuil3

00

00

00

00

00

00

temps

temprature

Variation de temprature

ProductSpecific Heat Capacity

kJ/kg K

Ammonia 238 oF6,74

Ammonia 212 oF6,2

Ammonia 176 oF5,4

Ammonia 104 oF4,86

Ammonia 32 oF4,6

Water, fresh4,19

Milk3,93

Sodium hydrate3,93

Water, sea 36 oF3,93

Potassium hydrate3,68

Sodium chloride3,31

Calcium Chloride3,06

Alcohol, ethyl 104 oF2,72

Alcohol. methyl, 60 70 oF2,51

Alcohol. methyl, 40 50 oF2,47

Glycerine2,43

Alcohol, ethyl 32 oF2,3

Ethyl ether2,22

Ethylene glycol2,22

Gasoline2,22

Anilin2,18

Acetic acid2,13

Acetone2,13

Paraffin2,13

Petroleum2,13

Fuel Oil max.2,09

Kerosene2,01

Olive oil1,97

Soyabean oil1,97

Diphenylamine1,93

Citron Oil1,84

Benzol1,8

Castor Oil1,8

Naphthalene1,72

Turpentine1,72

Xylene1,72

Fuel Oil min.1,67

Oil, mineral1,67

Oil, vegetable1,67

Sesame oil1,63

Dowtherm1,55

Tuluol1,51

Mercury0,14

Et la loi de conservation de lnergie?Si nous mlangeons dans un rcipient bien isol des corps des tempratures et des tats diffrents, que va-t-il se passer? La loi de conservation de lnergie nous dit que les corps vont schanger de lnergie et que la somme de tous les changes vaudra toujours zro. Le mlange va voluer vers une temprature finale qui tiendra compte de tous les changes nergtiques.Qi = 0

Les transferts de chaleur

Types de transfertsJusqu maintenant nous nous sommes intresss calculer les nergies en jeu lors des changes lorsque les corps en prsence arrivaient un quilibre thermique, sans nous proccuper des mcanismes de transfert de la chaleur.Ces mcanismes sont de plusieurs sortes Transferts par convectionTransferts par rayonnement Transferts par conduction

Les transferts par convectionCe mcanisme existe dans les liquides et les gaz. Il y a dplacement de matire. Ce sont les mcanismes responsables de nombreux phnomnes mto

Les transferts par rayonnementLe rayonnement est un transfert de chaleur pouvant seffectuer travers le vide (par transport de photons).Le flux de chaleur (en Watt) mis par une surface dun m2 la temprature T vaut:= T4

est lmissivit, valeur comprise entre 0 et 1, elle est proche de zro pour une surface blanche brillante et proche de 1 pour une surface noire.est la constante de Stefan-Boltzmann = 5.67 x 10-8 W/m2K4

Transfert par conductionCe sont les mcanismes de perte les plus importants dans une maison. A chaque instant un flux de chaleur se cre de la zone la plus chaude vers la zone la plus froide. Le flux de chaleur en Watt se calcule comme: S = surface de la paroik = coefficient de transmission thermique (W/m2K) R = rsistance thermique R= e/ e = paisseur de la paroi en mtre = coefficient de conductivit thermique (W/mK)

Transferts travers plusieurs paroisLorsque plusieurs corps de nature diffrente composent une paroi, le flux de chaleur va dpendre de la composition de toutes les parois selon la formule ci-dessous. = ktot T

R tot = (ei / i) = Ri ktot = 1/ R totCette formule permet de connatre lefficacit dune isolation.

La dilatation thermiquedes solides et des liquides

La dilatation linique La plupart des matriaux se dilatent lorsquils sont soumis des variations de temprature.On peut tudier la dilatation dun solide en fonction de la variation dune dimension linraire quelconque.L = L0 T (mtres)L = la variation de longueur en mtresL0 = la longueur initiale en mtresT = la variation de temprature (en kelvin ou C) = le coefficient de dilatation linique (en K-1)

La dilatation volumique Pour les solides et les liquides, on peut tudier la variation de volume avec la loi suivante:Dilatation volumique V = V0 T (en mtres3)V = la variation de volume en m3V0 = volume initial en m3T = la variation de temprature (en Kelvin ou C) = le coefficient de dilatation volumique (en K-1)

Relation entre et pour les solidesEn gnral, =3 Examinons un cube darrte L0 et de volume initial V0= L03Son volume aprs dilatation est: V = (L0 + L)3 = L03 + 3L02 L + 3 L0 L2 + L3Dans cette expression on peut ngliger les deux derniers termes qui sont beaucoup plus petits.On trouve finalement:V 3L02 L = 3L02 L0 T = 3 V0 T

Le coefficient de dilatation linique

La masse volumiqueEn gnral pour tous les corps:La masse volumique du corps sous forme solide est suprieure la masse volumique sous forme liquide.La masse volumique diminue si la temprature augmente (la mme masse occupe un plus grand espace)

Le comportement de leauLeau est une exception La glace a une masse volumique plus petite que celle de leau (elle flotte)Leau prsente une anomalie de comportement pour la masse volumique entre 0C et 4C. Sa masse est la plus grande 4C

La loi des gaz

Pourquoi les gaz sont diffrents?Un gaz se comporte trs diffremment dun solide ou dun liquide pour une raison fondamentale: les interactions entre les atomes ou les molcules deviennent trs faibles et peuvent tre ngliges. Cest pour cela quun gaz par exemple remplira toujours un rcipient en entier.On a donc toujours tenir compte de 3 paramtres:Le volume occup V en m3La temprature T en degr KelvinLa pression sur les parois du rcipient P en Pascal

La loi des gazDans les gaz on doit toujours relier ces 3 paramtresLa loi des gaz parfaits nous donne la relation:

Et si un des paramtres reste constantSi un des 3 paramtres (P, V, T) reste constant on peut dduire 3 formes simplifies qui, historiquement ont t dcouvertes avant la loi des gaz parfaits. Ce sont les lois de Charles Gay- Lussac Boyle- Mariotte

Volume constant Situation exprimentale: On chauffe un gaz enferm dans un rcipient. Sa temprature et sa pression changent.Loi de Charles

Graph2

1.22

1.18

1.12

1.09

1.04

1

Temprature

Pression

Feuil1

393372351333314304

1.221.181.121.091.041

Feuil1

0

0

0

0

0

0

Temprature

Pression

Feuil2

Feuil3

Temprature constante Situation exprimentale: on agrandit ou on diminue le volume dans lequel est enferm le gaz (pompe vlo, seringue)Loi Boyle-Mariotte

Graph3

1

1.06

1.14

1.24

1.34

Volume

Pression

Feuil1

393372351333314304

1.221.181.121.091.041

820767714661610

11.061.141.241.34

Feuil1

0

0

0

0

0

0

Temprature

Pression

Feuil2

0

0

0

0

0

Volume

Pression

Feuil3

Pression constanteLoi de Gay-LussacSituation exprimentale: On chauffe un gaz dans un rcipient qui est ferm par un piston coulissant.Soit 3 volumes de 0.5, 1 et 2 m3 dont on varie la temprature

Graph5

000

0.04212454210.08424908420.1684981685

0.13369963370.26739926740.5347985348

0.22527472530.45054945050.9010989011

0.31684981680.63369963371.2673992674

0.40842490840.81684981681.6336996337

0.512

0.59157509161.18315018322.3663003663

0.68315018321.36630036632.7326007326

0.77472527471.54945054953.0989010989

Temprature

Volume

Feuil1

393372351333314304

1.221.181.121.091.041

820767714661610

11.061.141.241.34

Feuil1

0

0

0

0

0

0

Temprature

Pression

Feuil2

0

0

0

0

0

Volume

Pression

Feuil3

-2730.000.00.0

-2500.040.10.2

-2000.130.30.5

-1500.230.50.9

-1000.320.61.3

-500.410.81.6

00.501.02.0

500.591.22.4

1000.681.42.7

1500.771.53.1

Feuil3

000

000

000

000

000

000

000

000

000

000

Temprature

Volume

Que vaut la constante dans la loi de gazn= le nombre de molesR= la constante des gaz parfait = 8.31 J/molesK

Quest-ce quune moleUne mole est une quantit de matire. Elle corespond un certain nombre de molcules. Une mole = 6.022 x 1023 molcules. Ce nombre sappelle le nombre dAvogadroOn calcule la masse dune mole (appele masse molaire) en sintressant la composition chimique de la molcule. On cherche dabord la masse atomique de la molcule On exprime cette masse en gramme.

Quelle volume occupe une mole de gaz ?Ce volume dpendra de la pression et de la temprature.On dfinit des conditions standard qui sont: 0 C et 1 atmQuel volume occupe une mole de gaz dans ces conditions ? On sait que PV = nRT. Que vaut V pour n = 1 ?V = RT/P On trouve que le volume occup est toujours de 22.4 litres.STP = Standard temprature and pressure T = 273 K et P = 1.013 x 105 Pascal

Linterprtation cintique de la pression La thorie cintique met en relation des grandeurs telles que la pression avec le comportement des molcules.ParoiLes molcules frappent en permanence la paroi. Leffet sur la paroi dpend de: la vitesse moyenne des molcules Leur densit On peut calculer avec la thorie cintique que:P = 1/3 v2qmoyvqmoy= vitesse quadratique moyenne

Linterprtation cintique de la temprature A quel paramtre microscopique correspond la temprature ?La temprature est elle uniquement lie la vitesse moyenne des molcules dans le gaz. Elle est une mesure de lnergie cintique moyenne. Lnergie cintique moyenne est par dfinition: K =1/ mv2qmoyLa thorie cintique nous indique que K = 3/2 k To k = la constante de Boltmann et vaut: 1.38 x 10-23 J/K

Variation des paramtres dans ce modleDans ce modle on comprend pourquoi les paramtres sont tous dpendants:Si on diminue le volume T = constant, alors la densit augmente, donc la pression aussiSi on chauffe un gaz, on augmente la vitesse moyenne des molcules, donc aussi la pression

CIFOM - ETCIFOM - ETCIFOM - ETL'nergie est un des lments fondamentaux de la physique. Tous les grands changements de la socit ont eu des consquences sur la distribution, la transformation et l'utilisation de l'nergie. L'nergie est si importante pour la vie sur terre que chaque modification au niveau de la distribution, de la transformation ou de l'utilisation a des rpercussion sur l'quilibre cologique de toute la plante.L'nergie est une notion abstraite. Elle reprsente la diffrence d'"tat" dans la transformation physique d'un corps. (exemple : l'eau chaude a gagn de l'nergie par rapport l'eau froide). Elle permet d'valuer cette transformation et de comparer les transformations entre elles. L'nergie peut se transmettre d'un corps l'autre (exemple : choc entre deux billes).Les formes communes d'nergie sont l'nergie mcanique (potentielle et cintique), l'nergie thermique, l'nergie lectromagntique (lectricit, lumire), l'nergie nuclaire ou radiative, et l'nergie chimique. CIFOM - ETLnergie peut schanger, se transformer, mais la somme des nergies changes est toujours gale lnergie initiale. Cest une des lois les plus importantes de la physique.

Sur terre, il y a deux sources principales d'nergie : le soleil et la gravit: - les plantes stockent le carbone (biomasse et nergies fossiles), le vent souffle (olien), la terre chauffe (solaire) et l'eau remonte dans les nuages, grce au rayonnement solaire (lectromagntique); - l'eau redescend des montagnes (hydraulique), les poids de l'horloge font tourner les rouages (mcanique) grce la gravit terrestre;- l'nergie chimique (niveau molculaire), la fusion et la fission nuclaire (niveau du noyau) utilise directement les forces de cohsion des atomes.Par rapport au changement climatique et au dveloppement durable, on distingue deux types d'nergies : les nergies propres (pas de dchets) et les nergies polluantes (dchets rcurrents).

CIFOM - ETLnergie est indispensable toute vie. Elle y est aussi intimement lie. Pour vivre un organisme utilise de l'nergie, nergie qu'il trouve dans les lments de son cosystme, lumire solaire, nergie chimique d'autres organismes qu'il consommeDans sa capacit crer et utiliser des outils, l'homme a trs vite appris domestiquer l'nergie. Le feu (le bois), l'eau, le vent et la force animale ont rempli ses besoins jusqu'il y a peu. A la fin du XVIIIe sicle, il y a une srie de dcouvertes qui vont acclrer le dveloppement technologique et industriel (machine vapeur, mtiers tisser mcaniss). Les besoins en nergie augmentent de faon vertigineuse, les nergies traditionnelles ne suffisent plus, le charbon entre dans la danse. Son pouvoir nergtique va permettre aux industries de compenser le pauvre rendement de leur matriel et de monter en puissance, de limiter en volume le stockage du combustible (car il est plus performant) ce qui est important en ville ou bord de vhicules (train, bateau vapeur). Le confort nergtique ainsi cr profite plus aux quantits produites qu' l'optimisation des procds : le gaspillage est immdiat.A la fin du XIXe sicle intervient une deuxime rvolution : la matrise industrielle de llectricit. Ds lors, l'nergie prend un ct propre, silencieux, inodore pour autant que l'on nhabite pas prs d'une centrale! Paralllement on commence l'extraction du ptrole dont l'importance dpassera celle du charbon aprs la seconde guerre mondiale. Entre temps, l'industrie fournit deux nouveaux types de produits : l'lectromnager et le vhicule individuel automobile. Et c'est le feu aux poudres, la courbe de consommation nergtique prend des airs d'exponentielle. L'arrive du nuclaire n'a pas calm la boulimie, au contraire

CIFOM - ETExemples de rendements:

Machine vapeur, turbine: 10 30%Centrale nuclaire: 30%Moteur explosion ou davion: 20 30 %Moteur lectrique: 75 90%Muscles: 20 25 %Bicyclette: 90%Centrale hydrolectrique: 85 %Pile lectrique: 90%Cellule solaire: 15%Lampe fluorescence: 20%Chauffage mazout: 60 80%

Lexemple de la voiture est schmatis la page 196 du livre de physique. Le rendement atteint pour une voiture est seulement denviron 12%.

CIFOM - ETQuelques puissances courantes:

Centrale nuclaire: 1000 MWCentrale hydrolectrique: 1900 MWMoteur de voiture: 100 KWCycliste au sprint: 1500 WPlaque lectrique: 1500 WChauffage dune villa: 15 KW

CIFOM - ETCe quest une variable dtat:

On entend par variable dtat une grandeur macroscopique et mesurable qui caractrise lobjet en question. Il sagit par exemple du volume ou de la masse. La temprature est considre comme une variable dtat car elle tend toujours squilibrer lintrieur dun corps. De mme lorsque deux corps sont mis en contact, leur temprature tend toujours squilibrer.

Quelques thermomtres:

Les thermomtres que lhomme a invent utilisent les effets de la temprature sur les corps. Les phnomnes physiques utiliss pour dvelopper des thermomtres ont t : la dilatation des corps, le changement de la rsistance lectrique avec la temprature, le changement de pression.

Les chelles de temprature:

La premire chelle utilise vers 1700 fut celle des degrs Celsius du nom de son inventeur. Il choisit de dfinir le zro comme le point de fonte de la glace et le 100 C comme le point dbullition de leau. Au sicle suivant, on se rendit compte quil existait un zro absolu, temprature laquelle lagitation des molcules est nulle. On dfinit alors une nouvelle chelle, lchelle des degrs Kelvin qui fixe le zro 273.15 C.CIFOM - ETCIFOM - ETChaleur spcifiqueLa chaleur spcifique est la capacit pour un matriel absorber une certaine quantit de chaleur pour une certaine masse. Dans le graphe ci-dessus quen fournissant la mme nergie deux corps diffrents de mme masse, on obtient des lvations de temprature diffrente. On peut donc dire que le compos dont la temprature change moins vite a une chaleur spcifique plus grande. Il lui faut plus dnergie pour changer de temprature. Dans un autre sens, il emmagasine plus dnergie. Lorsque lon doit transporter de la chaleur dans une installation (liquide caloporteur) ou pour refroidir un mcanisme (liquide de refroidissement) on choisira toujours un compos avec une grande chaleur spcifique. Leau avec une chaleur spcifique de 4186 J/kgK est en gnral un bon candidat pour cette utilisation.

Capacit calorifique

Dans la littrature on trouve souvent pour le rcipient la notion de capacit calorifique qui nest rien dautre que la chaleur spcifique du rcipient multipli par sa masse. La chaleur change par le rcipient sexprime alors simplement par:

Q = C T

CIFOM - ETVoir dans le livre chapitre 17: exemple 17.1, et exercices E2, E3, E4 et E5 CIFOM - ETCIFOM - ETVoir exercice E7 chapitre 17CIFOM - ETEvolution de la courbe de temprature:Nous voyons tout dabord une droite de la temprature 50 C 0 C. Lnergie utilise durant cette volution est de la forme:Q = m c T avec m= 1kg, c de la glace = 2160 J/kgK et T= (0- (-50)) = 50Puis on arrive la temprature de fusion de la glace et durant un certain temps, tout lapport dnergie va servir au changement dtat. La quantit dnergie ncessaire se calcule comme:Q = + m LFavec les valeurs: m= 1kg et LF= 3.3 x 105 J/kgLorsque la glace est entirement fondue, nous voyons que la temprature recommence monter passant de zro degr 100 degr. Lnergie utilise durant cette volution est de la forme:Q = m c T avec m= 1kg, c de la glace = 4186 J/kgK et T= (100-0) = 100 CPuis on arrive la temprature dbullition de leau et durant un certain temps, tout lapport dnergie va servir au changement dtat. La quantit dnergie ncessaire se calcule comme:Q = + m Lvavec les valeurs: m= 1kg et Lv= 23 x 105J/kg

CIFOM - ETVoir dans le chapitre 17, exemple 17.2 et srie dexercices supplmentaires sur la calorimtrie.CIFOM - ETCIFOM - ETConvectionUne des faons dont la chaleur est transfr travers l'air est par la convection. La convection de l'nergie calorifique dans l'atmosphre comporte le mouvement de lair. La convection est un processus important du mouvement de lnergie dans l'atmosphre de la Terre. Dans l'atmosphre, la convection se produit quand une couche d'air en contact avec une surface chaude est chauffe par la conduction, devient flottable (un air chaud est moins dense qu'un air plus froid), et slve, prenant avec elle l'nergie qu'elle stocke. Pendant que la Terre est chauffe par le soleil, des bulles d'air chaud appel courants ascendants s'lvent de la surface chaude. Dans la mtorologie, la convection se rfre principalement aux mouvements atmosphriques dans la direction verticale. Le terme "advection" est parfois utilis pour se rapporter au mouvement de l'air dans la direction horizontale. Une masse d'air s'lvera naturellement si l'air dans la masse est plus chaud que l'air environnant (comme une montgolfire). Par consquent, si de l'air frais est prsent en haut avec de l'air chaud des niveaux plus bas, les courants ascendants peuvent monter de grandes altitudes avant de perdre leur flottabilit. De tels processus de convection dominent dans une grande partie le temps du monde, y compris la production de la pluie et de la neige, des orages des ouragans et des systmes frontaux. Quand l'air est en convection, il refroidit Si le refroidissement est suffisant, la temprature de l'air qui s'lve tombera au-dessous de son point de rose librant la vapeur d'eau en excs comme nuages et finalement en tant que prcipitation.

CIFOM - ETOn utilise la proprit de rayonnement des corps pour construire les camra infrarouges qui donnent une vision dpendant de la temprature des corps.(cf livre de physique, chapitre 17, paragraphe 9).

CIFOM - ETLa conduction thermique est un phnomne de propagation par influence de son voisin. Il ny a pas de dplacement de matire, cest un transfert par collision avec leur voisin.

Le coefficient peut varier extrmement dun matriaux lautre. On trouve des valeurs trs leves pour les mtaux jusqu trs faibles pour les liquides et les gaz (voir livre chapitre 17, tableau 17.3)

On peut noter que les phnomnes de convection dans les liquides et les gaz interviennent parce que la conductivit thermique de ces composs est faible. Si elle tait leve, la temprature suniformiserait par conduction et les mouvements de convection stopperaient immdiatement.CIFOM - ETCIFOM - ETLe coefficient de dilatation linique

Ce dernier est de lordre de 10-6. Il est diffrent pour chaque matriaux. Il nest pas constant pour le mme matriaux pour toute la gamme de temprature. On ne peut donc utiliser cette formule que dans un domaine de T pas trop grand.CIFOM - ETCIFOM - ETCoefficient de dilatation linique et temprature de fusion

On peut observer une relation entre la temprature de fusion et le coefficient de dilatation linique. En effet, en relevant dans une table ces coefficient pour diffrents solides et en les mettant sur un graphe, on remarque tout de suite que plus la temprature de fusion est grande, plus le coefficient de dilatation linique est petit. On peut comprendre ce comportement en se rapelant ce quest la temprature dun corps. Ce paramtre mesure le degr dagitation des molcules ou atomes. Or si la temprature de fusion est leve cela signifie que les atomes sont fortement lis entre eux. Il est donc plus difficile de les faire scarter, ce qui se passe lorsque le corps se dilate.CIFOM - ETLes masses volumiques La masse volumique ou densit est la masse dun corps par unit de volume. On la trouve dans les deux units suivantes: kg/m3 ou alors en g/cm3.On a pris lhabitude de comparer la masse volumique dune substance solide ou liquide celle de leau et on parle alors de la densit relative:Pour un gaz on a pris lhabitude de comparer sa masse volumique par rapport celle de lair

CIFOM - ETCe comportement exceptionnel de leau permet la vie sur terre. En effet, lorsque la temprature descend, leau entre zro et 4C reste la surface et commence ensuite geler. On observe alors un couche de glace superficielle qui elle va flotter. Le fond de leau reste lui toujours 4C au minimum (puisque cest leau la plus dense) et donc ne gle jamais. On peut donc avoir de la vie dans les ocans.CIFOM - ETLes units des variables P, V et T

Pour traiter correctement les problmes de gaz, il faut toujours utiliser les 3 paramtres ci-dessus dans les units du systme international dunit soit les volumes en m3, les tempratures en Kelvin et les pression en Pascal. Le Pascal est le nombre de Newton par mtre carr (la pression est la force par unit de surface)

Conversion dunit pour la pression:On trouve dautres units de pression:Le bar : 1 bar = 105 PascalLatmosphre : 1 atm = 1.013 x 105 PaLe torr : 1 Torr = 1.33 x x 102 Pa

CIFOM - ETCette quation est appele aussi quation dtat dun gaz parfait. On parle dun gaz parfait, car cest un gaz dans lequel on peut compltement ngliger les interactions entre les molcules du gaz. Dans la ralit ce nest pas toujours le cas.

CIFOM - ETCIFOM - ETCIFOM - ETCIFOM - ET1.1. La composition dun atomeUn atome est compos dun noyau compos lui-mme de nuclons de deux types (protons ayant une charge positive et neutrons ayant une charge neutre) et dun cortge dlectrons ngatifs. La masse des lectrons est ngligeable par rapport la masse des protons et des neutrons, presque toute la masse est dans le noyau. Les dimensions du noyau sont trs infrieures celle de latome (Rnoyau= 1/10000 Ratome).Un lment X est not en gnral: ZXA o Z correspond au nombre atomique et correspond au nombre de protons que lon trouve dans le noyau alors que A reprsente la masse atomique et correspond au nombre de nuclons. On a remarqu que les masses des atomes sont presque des multiples les unes des autres. Cette masse sexprime en unit de masse atomique note couramment u. La masse atomique dune molcule est la somme des masses atomiques des lments qui constituent une molcule.Exemple: O2 a une masse atomique de 2 x 16 u = 32 u1.2.La mole: Une mole est la quantit de matire qui reprsente NA molcules. Exemple: O2 a une masse atomique de 2 x 16 u = 32 u. La masse dune mole doxygne est donc de 32 grammes.

CIFOM - ETCIFOM - ET