Physique-Chimie · Terminale · L’énergie : conversion et transferts
Variation de l’énergie interne d’un système
Chauffer ou changer d’état : deux factures.
En bref
Faire monter la température d’un corps a un coût énergétique ; le faire fondre en a un autre — sans qu’aucun thermomètre ne bouge.
Les deux calculs
| Situation | La formule | La température |
|---|---|---|
| Chauffer une phase condensée | ΔU = m × c × ΔT | Elle varie |
| Changer d’état | Q = m × L | Elle reste constante |
Pendant un changement d’état, l’énergie sert à rompre ou former les interactions entre entités — pas à les agiter davantage.
Le coût des changements d’état de l’eau
| Transformation | L, en J·kg⁻¹ | Équivalent en chauffage |
|---|---|---|
| Fusion | 3,34 × 10⁵ | Environ 80 °C |
| Vaporisation | 2,26 × 10⁶ | Environ 540 °C |
Vaporiser coûte près de sept fois plus que fondre. C’est ce qui explique la transpiration : l’eau qui s’évapore prélève cette énergie sur la peau.
Les deux modes de transfert
| Mode | Sa nature | Exemples |
|---|---|---|
| Le travail W | Transfert ordonné, par une force | Compression d’un gaz, agitation, travail électrique |
| Le transfert thermique Q | Transfert désordonné | Une différence de température |
Les deux se comptent en joules. La distinction n’est pas de nature mais d’ordre : le travail déplace la matière en bloc, le transfert thermique passe de proche en proche.
La convention de signe
| Énergie | Signe |
|---|---|
| Reçue par le système | Positif |
| Cédée par le système | Négatif |
C’est la convention du banquier : ce qui entre sur le compte est positif. Se tromper de signe, c’est se tromper de sens physique.
Le calorimètre
Un calorimètre approche un système isolé. En y mélangeant deux corps de températures différentes :
Q₁ + Q₂ = 0
Aux pertes et à la capacité du vase près, qu’on modélise par une valeur en eau. C’est la méthode expérimentale pour mesurer une capacité thermique massique ou une énergie de changement d’état.
Erreur classique : appliquer ΔU = mcΔT à travers un changement d’état. Il faut découper le calcul en tranches — chauffer jusqu’à la température de changement d’état, changer d’état, puis chauffer à nouveau.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quelle relation donne la variation d’énergie interne d’une phase condensée ?
2.Pendant un changement d’état d’un corps pur, la température…
3.Quelle énergie faut-il pour faire fondre une masse m de glace ?
4.Selon la convention adoptée, une énergie reçue par le système est comptée…
5.Le travail est un mode de transfert d’énergie désordonné.
6.Vaporiser de l’eau coûte plus d’énergie que la fondre.
0 / 6 questions
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