7/23/2019 Physique-Chapitre7-Transfert Thermique Et Energie Interne

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Classe de 1reS Chapitre 7

Physique

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Chapitre 7 : Transfert thermique et nergie interne

Introduction :

Lnergie cintique et lnergie potentielle ne sont pas les seules formes dnergie dun

systme. Nous allons voir dautres effets que peut avoir le travail dune force sur un systme et ainsi

on va pouvoir dfinir une autre nergie.

Enfin nous verrons ce que lon appelle le transfert thermique.

I Autres effets dun travail reu par un systme:

1)Dformation dun ressort : Fiche lve

Exemple : ressort dun flipper :

2)Compression dun gaz : Exprience

Un oprateur appuie sur une seringue relie un pressiomtre. La pression augmente grce au

travail positif fournit par loprateur sur le piston.

Si on relche le piston, le gaz repousse celui-ci pour le ramener sa position initiale.

CL :

Le travail de loprateur a fournit de lnergie au gaz, celui-ci la stock avant de la restituer.

3)Energie interne :

Les diverses formes dnergie stockes dans le systme, en dehors de lnergie cintique et delnergie potentielle dinteraction, constituent lnergie interne du systme, note U et commetoutes nergies exprime en Joules (J).

II Transfert thermique :

1)Exemple 1 : Fiche lve

Exprience :

Dans ltat 1, le ressort est au repos, EC(1) = 0. Le joueur exerce une force sur le ressort, son

point dapplication se dplace si bien quil existe

un travail fournit par le joueur.

Pourtant dans ltat 2, le ressort est de nouveau

immobile et donc EC(2) = 0.

Quest donc devenu le travail fournit par le joueur ?

CL : Ce travail a permis de dformer le ressort, et

donc de stocker de lnergiedans celui-ci (lnergie

est restitue tape c).

Eau chaudeEau froide

T1T2

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On place un tube essai deau froide dans un bcher deau chaude.

Surveillons la temprature de leau dans le tube et de leau dans le bcher.

Observations :

La temprature de leau du tube essais augmente, celle de leau dans le bcher diminue

lgrement.

Que sest-il pass ?

La temprature est lie lagitation molculaire du liquidedonc finalement son nergie interne.Ici on a donc eu un transfert dnergie interne, appel transfert thermique.

On remarque que celui-ci sest effectu du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. Cest

toujours le cas.

2)Exemple 2 : Fiche lve

Exprience :

On dispose de trois cristallisoirs, lun contient de leau froide, le deuxime contient de leau tide et

le troisime de leau chaude.

Un lve trempe la main gauche dans leau froide et la main droite dans leau chaude pendant un

minute environ. Puis il trempe ses deux mains dans le cristallisoir deau tide.

Observations :

Llve ressent une sensation de chaud pour la main gauche et une sensation de froid pour la main

droite.

Interprtations :

Alors que le cristallisoir tide a une certaine temprature, la sensation ressenti par

chaque main est diffrente : il ne faut pas confondre chaleur (transfert thermique

dnergie), ici entre leau tide et les mains, et temprature (ici de leau tide).

Le transfert thermique se fait de la source la plus chaude vers la source la plus

froide :

La main qui tait dans leau chaude cde son nergie leau tide ce qui

provoque une sensation de froid pour llve.

Leau tide est plus chaude que la main qui vient de leau froide, elle lui cde

donc de lnergie, do la sensation de chaud pour llve.

3)Dfinition :

Le transfert thermique est un transfert dnergie qui seffectue spontanment du corps le pluschaud vers le corps le plus froid.

Lnergie quun corps reoit par transfert thermique sera note Q et sera exprime enJoules (J).

Remarque :

Le transfert thermique cesse lorsque les tempratures des deux corps sont gales.

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4)Plusieurs modes de transfert thermique :

Conduction : Exprience dIngenhousz

Nous savons que microscopiquement parlant, la temprature

rend compte de lagitation des particules dun gaz ou dun

liquide.Le transfert par conduction signifie que cette agitation se

propage de proche en proche, de molcule en molcule. Une

molcule agite agite sa voisine qui agite sa voisine Il ny a

pas de dplacement des molcules.

Convection :

Au contraire ici, la temprature se propage par dplacement de molcule (casserole deau sur le

feu).

III Transfert dnergie par rayonnement :

Le transfert thermique par rayonnement est le fait que lenergie interne dun corps (et

sa temprature) augmente sous leffet dun rayonnement (de mme type que la

lumire, il peut tre visible ou non (U.V) )

Sa particularit est quil peut se faire dans le vide.

IV Energie et principe de conservation :

On regroupe sous le terme dnergie dun systme son nergie cintique, son nergie potentielle et

son nergie interne.

E = Ec + Epp+ U

Lnergie dun systme varie sil est soumis des tranferts nergtiques, soit sous forme de travail

soit par transfert thermique, soit par rayonnement.

Si ce nest pas le cas, on dit que le systme est isol.

Alors son nergie ne varie pas, cest le principe de conservation de lnergie.

Matriel :

Une seringue relie un pressiomtre

Un grand (large) bcher

Un petit bcher pouvant tre contenu dans

le grand

Une plaque chauffante

Deux thermomtre gros affichage

Trois cristallisoirs de mme taille

Une plaque chauffante

Une brique

Plusieurs lame dacier : Cu, Fe, Ni, Zn

Une latte de bois