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Transfert d'énergie du macroscopique au microscopique - Cours et exercices de Chimie, Terminale S

Contenu du chapitre :

Ce chapitre traite des transferts d'énergie thermique, du travail, du flux et de l'énergie interne.

Objectifs pédagogiques :

- Extraire et exploiter des informations sur un dispositif expérimental permettant de visualiser les atomes et les molécules.

- Évaluer des ordres de grandeurs relatifs aux domaines microscopique et macroscopique.

- Savoir que l’énergie interne d’un système macroscopique résulte de contributions microscopiques.

- Connaître et exploiter la relation entre la variation d’ énergie interne et la variation de température pour un corps dans un état condensé. Interpréter les transferts thermiques dans la matière à l’ échelle microscopique. Exploiter la relation entre le flux thermique à travers une paroi plane et l’ écart de température entre ses deux faces.

- Établir un bilan énergétique faisant intervenir transfert thermique et travail.

Votre enfant est en Terminale S et vous souhaitez l'aider à progresser en Chimie ?

Pour revoir le chapitre "Transfert d'énergie du macroscopique au microscopique", Bordas Soutien scolaire vous propose plusieurs séquences avec des diaporamas de cours et des exercices. Les erreurs de votre enfant sont analysées et nous permettent de lui proposer une correction adaptée, afin de l’aider à progresser.

Les notions abordées :

Transfert d'énergie

Du microscopique au macroscopique

a. Le microscopique

La matière est constituée d'entités (atomes, ions ou molécules), dont le comportement individuel est inaccessible. En revanche, leur comportement collectif peut être décrit grâce à des grandeurs physiques macroscopiques mesurables à l'échelle humaine : la pression, la température...

Dans un ensemble d'entités, de nombreuses grandeurs physiques (la masse, l'énergie...) dépendent du nombre de particules présentes. Celui-ci étant très grand, on travaille souvent à l'aide de la quantité de matière n (nombre de moles). Par définition, une mole comporte 6,02.10^23 espèces identiques ; ce nombre s'appelle le nombre d'Avogadro, il est noté Na.

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Flux thermique

Définition

Le flux thermique  caractérise la vitesse du transfert thermique Q, pendant une durée t , au sein d’un même système ou entre deux systèmes différents avec :

Q en joule,

t en seconde,

F en watt.

Cas d'une paroi plane

Quand on coupe le chauffage d’une habitation en hiver, sa température va décroître d’autant plus vite que l’amplitude thermique entre l’extérieur et l’intérieur est grande et que les murs sont mal isolés.

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Notion d'énergie interne, capacité thermique et bilans énergétiques

Énergie interne

a. Définition

On appelle énergie interne l’ensemble des formes d’énergie présentes au sein du système. On la note

U.L’énergie interne est due en particulier :

aux interactions existant entre particules qui constituent le système (énergie potentielle microscopique). à l’énergie cinétique des particules qui constituent le système.

Les changements microscopiques d’un système, entre un état initial et un état final, peuvent être décrits par la variation de son énergie interne : ?U = Uf-Ui

Pour un système solide ou liquide, de masse m qui n’échange que de l’énergie thermique avec l’extérieur, sans changer d’état, et dont la variation de température est ?T , alors la variation d’énergie interne est ?U=m×c×?T où c est la capacité thermique massique du solide ou du liquide en J.kg-1.K-1 (ou J.kg-1.°C-1).

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