Chimie 1

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17/12/20 bilan_energie_prof.docx 1/1

T^ale Spé Thème : Energie : Conversions et transferts Cours

Chimie 1

^er

principe de la thermodynamique et bilan énergétique  Chap.15

Plan de cours Exercices

 Prérequis (1^ère) :

Energie cinétique : EC = 1/2mv² ; Energie potentielle de pesanteur : EP = mgz Energie mécanique : EM = EC + EP

Transferts d’énergie : soit par travail W soit par transfert thermique

p.302 QCM p.302

I. Energie interne et modes de transferts d’énergie 1. Définition de l’énergie interne U

2. Définition de l’énergie totale E

 E = EM + U

3. Modes de transferts d’énergie

 Par travail W

 Par transfert thermique Q

QCM p.309 Lire exercice corrigé

p.311

Ex. 7-8-10 p.312

Ex. 13-14 p.313 II. Le 1^er principe de la thermodynamique

1. Enoncé

 U = W + Q

2. Energie interne d’un système incompressible

 U = m  c T = m  c θ

Ex. 17 à 22 p.314

Ex. 25 p.315

 Support vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=zHDgiecXrA4 (F. Raffin) – 5’39’’

I. Energie interne et modes de transferts d’énergie 1. Définition de l’énergie interne U

 L’énergie interne U d’un système thermodynamique est la somme de l’énergie cinétique microscopique d’agitation thermique et de l’énergie potentielle microscopique due aux interactions entre molécules.

2. Définition de l’énergie totale E

 L’énergie totale E d’un système est la somme des énergies macroscopiques (l’énergie cinétique et l’énergie potentielle d’interaction) et de son énergie interne.

 E = EM + U ; unité de l’énergie : le joule (J)

 Pour une variation d’énergie, E = EM + U 3. Modes de transferts d’énergie

 Le travail W est un transfert d’énergie qui s’effectue macroscopiquement de manière ordonnée.

 Le transfert thermique Q est un transfert d’énergie qui s’effectue microscopiquement de manière désordonnée entre le système et l’extérieur. En cas de différence de température entre eux, le transfert se fait spontanément du corps le plus chaud vers le corps le plus froid

Un transfert thermique a pour conséquence soit une modification de la température soit un changement d’état physique du système

 Par convention, le travail et le transfert thermique sont comptés

 Positivement s’ils sont reçus par le système ; Négativement s’ils sont cédés par le système II. Le 1^er principe de la thermodynamique

1. Enoncé

 Principe de conservation d’un système : E = W + Q

 Pour un système fermé (pas d’échange de matière) et au repos, la variation d’énergie mécanique est nulle. la variation d’énergie totale devient : U = W + Q

2. Energie interne d’un système incompressible

 Pour système incompressible (solide ou liquide) :

U = m  c T ou U = m  c θ

avec m masse en kg, c capacité thermique du matériau en J.kg^-1.K^-1, T = Tf – Ti en K ou m masse en kg, c capacité thermique du matériau en J.kg^-1.°C^-1, θ = θf – θi en °C

 La capacité thermique d’un matériau est l’énergie nécessaire pour élever 1 kg de matériau de 1 K (ou de 1°C)

 Remarque : le produit de m  c est noté C appelé capacité thermique (en J.K^-1 ou J.°C^-1)