transferts thermiques d’énergie - free
TRANSCRIPT
•Energie interne d’un système
•Transferts thermiques
•Flux thermiques
•Bilan d’énergie
Du microscopique au macroscopique Activité 2 p365
Energie interne d’un système Particule microscopique :
Ec,micro et Ep,micro (impossible à calculer)
Energie interne
Energie globale
Variations d’énergie interne Ex. : réaction chimique
Em,macro = Ec,macro + Ep,macro = constante
donc Eglobale = U + constante
D’où ΔEglobale = ΔU = Uf – Ui
Application : corps dans un état condensé Capacité thermique C (J.K-1):
Capacité à stocker de l’énergie (énergie qu’il faut apporter à un corps pour
augmenter sa température de 1 degré)
Énergie interne et capacité thermique :
ΔU = C ΔT = C (Tf – Ti) ( avec T en K, ΔU en J et C en J.K-1)
Système Capacité thermique C (J.K-1)
1 kg d’eau liquide 4185
1 kg d’aluminium solide 897
1 kg de verre 720
1 kg de cuivre 385
Exercice Déterminer la variation d’énergie interne de 1 kg de
cuivre lorsqu’il passe de 20 °C à 100 °C.
solution
De quelle hauteur faudrait-il laisser tomber le cuivre pour acquérir la même énergie ? (Variation d’énergie potentielle de pesanteur)
solution
Définition Un transfert thermique est un transfert d’énergie (noté
Q) d’une source chaude vers une source froide.
Les différents types de transferts thermiques Conduction thermique : le
transfert thermique se fait de proche en proche par contact et sans déplacement de matière.
Convection thermique : le transfert thermique est provoqué par le mouvement interne du fluide.
Rayonnement thermique : le transfert thermique se fait par rayonnement électromagnétique.
Définition Le flux thermique
caractérise la vitesse du transfert thermique Q pendant la durée Δt
Cas d’une paroi plane Paroi plane ∑ d’épaisseur e, de surface S, température
TA et TB sur les 2 faces.
Matériau λ (en W.m-1.K-1) à 20°C
Air 0.0262
Polystyrène expansé 0.036
Bois de chêne 0.16
Béton 0.92
Verre 1.2
Acier 46
Cuivre 390
Equivalence électricité et transfert thermique Electricité
Tension : UAB = VA-VB
Intensité : I
Résistance : R
UAB = VA-VB = RI
Transfert Thermique
TA-TB
Flux :
Résistance thermique
La résistance thermique d’un mur constitué de plusieurs
parois accolées est égale à la somme des résistances thermiques de chaque paroi
Bilan d’énergie Energie totale :
ΔE = ΔU + ΔEm = Q + W
Q : transferts thermiques
W : travaux autres que forces conservatives (forces pressantes d’un gaz, forces de frottement, etc)
Q, W > 0 si échangés de l’extérieur vers le système sinon ils sont négatifs
Exercices 6, 7, 8, 9, 12,13,25 p 374