Bilans d'énergie avec transfert thermique et travail

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Extrait

Bilans d'énergie avec transfert thermique et travail (fiche - Terminale S)

Objectifs Proposer une méthodologie afin d’établir un bilan d ’énergie d’un système, faisant intervenir des transferts thermiques et un échange de travail. Cette fiche vient en complément des fiches sur les transferts thermiques , et rappelle quelques unes des relations rencontrées. 1. Définir le système physique Une première étape indispensable afin d’établir un bilan d’énergie est de définir de manière précise le système macroscopique étudié.

Dans la pratique, on rencontre trois cas de figures : •Système isolé. Le système n’échangeni matière ni énergieavec son environnement. Il est quasiment impossible de trouv er un système rigoureusement isolé, notamment concernant les échanges d’énergie. Toutefois, certains systèmes pourront être considérés comme tels, comme uncalorimètreet son contenu. Dans ces cas là, la finalité est par exemple d’étudier l’éta blissement d’unéquilibre thermique.

•Système fermé.Le système n’échange que de l’énergieavec son environnement, maispas de matière. Les systèmes fermés sont courants : récipient hermétiquement clôt,… Des systèmes peuvent être considérés comme fermés si les échanges de matière sont négligeables et/ou non préjudiciables à l’étude : verre de boisson chaude, etc.

Unsystème déformablepeut recevoir letravail des forces de pressionexercées sur le système. C’est par exemple le cas avec un piston .

Si le système est muni d’une paroil’isolant thermiquementde l’extérieur, alors on parle deparoi adiabatique. Par extension, les transformations qui. On a alors peuvent avoir lieu au sein du système (compression par un piston, …) sont qualifiées d’adiabatiques, carelles ne peuvent alors pas échanger de chaleur avec l’environnement.

•Système ouvert. Le systèmeéchange de la matière et de l’énergieavec son environnement. Exemples : automobile (en prenant en compte les gaz admis et rejetés par le moteur), fusée, tour de refroidissement d’un e centrale nucléaire, réfrigérants utilisés en chimie, etc.