Ch15: Premier principe de la thermodynamique et bilan d’énergie.
1. Le modèle du gaz parfait et quelques limites 1.1. Le modèle du gaz parfait
La description microscopique d’un gaz étant très difficile on le caractérise avec des grandeurs macroscopiques.
Pression: P en Pa (Pascal) Volume: V en 𝒎𝟑
Nombre de mol: n en mol Température: T en K
L’équation d’état du gaz parfait (particules ponctuelles n’ayant pas
d’interactions entre elles (hormis les chocs) et suffisamment éloignées entre elles) est:
𝑷 × 𝑽 = 𝒏 × 𝑹 × 𝑻
R étant la constante des gaz parfait en 𝑃𝑎. 𝑚3. 𝑚𝑜𝑙−1 . 𝐾−1
1.2. Quelques limites du modèle du gaz parfait
Si la pression et la masse volumique du gaz sont trop importantes alors le modèle du gaz parfait ne convient plus.
2. L’énergie interne et les modes de transfert de l’énergie 2.1 Energie interne d’un système
L’énergie interne U d’un système est égale à la somme des énergies cinétiques (agitation thermique) et potentielles
microscopiques (potentielle entre les particules) de toutes les entités qui constituant ce système.
2.2. Energie totale d’un système
L’énergie total d’un système
𝑬
𝒕𝒐𝒕 est la somme des énergies interne 𝑼,cinétique macroscopique 𝑬𝒄 et
potentielle macroscopique 𝑬𝒑
𝑬
𝒕𝒐𝒕= 𝑼 + 𝑬
𝒄+ 𝑬
𝒑2.3. Deux modes de transfert de l’énergie
Le travail W est un transfert d’énergie
macroscopique et ordonné lié au déplacement d’une force.
Le transfert thermique Q est un transfert
d’énergie microscopique et désordonné entre le
système et l’extérieur.
Un transfert thermique se fait toujours d’un corps chaud vers un corps froid.
Si un transfert est positif c’est que le système reçoit de
l’énergie et inversement.
3. Le premier principe de la thermodynamique 3.1. Enoncé
La variation d’énergie interne d’un système, qui n’échange pas de matière avec l’extérieur, et qui est au repos
macroscopique, est égale à la somme des énergies échangées par le système avec l’extérieur par travail W et/ou transfert thermique Q:
∆𝑼 = 𝑾 + 𝑸
3.2. Energie interne d’un système incompressible
L’énergie interne d’un système incompressible est lié à son énergie cinétique microscopique. Sa variation est donc liée à sa variation de température (k), sa masse m (kg) et à sa
capacité thermique massique c ( 𝐽. 𝑘𝑔−1. 𝐾−1).
∆𝑼 = 𝒎 × 𝒄 × (𝑻
𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍𝒆− 𝑻
𝒊𝒏𝒊𝒕𝒊𝒂𝒍𝒆)
Exercices p309 qcm1, 2, 3 Ex 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 28, 30, 31, 32 et ECE.
