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Etude expérimentale de transferts thermiques avec ou sans changements de température

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Objectif : Les transferts thermiques qui permettent à l’énergie d’un système d’évoluer sont de plusieurs types, transferts par conduction, par convection ou par rayonnement et peuvent se produire avec changement de température ou sans changement de température dans le cas d'un changement d'état du système.

Quelle sera, dans ces deux cas, l'énergie thermique nécessaire à la modification ? De quoi dépend alors cette énergie Q ?

1. Transfert thermique avec changement de température

a. Expérience avec changement de température

b. Expressions de l’énergie thermique

c. Equilibre thermique et bilan des transferts thermiques

2. Transfert thermique sans changement de température

a. Expérience sans changement de température

La température d’un système ne change pas obligatoirement lors d’un transfert thermique avec l’extérieur.
Au cours d’un changement d’état (fusion, vaporisation, …), la température du système étudié reste constante mais le système échange de l’énergie avec l’extérieur pour modifier sa structure (à température et pression constante).

b. Energie thermique d'un changement d'état

C’est l’agitation des molécules d’un système et les chocs entre ces molécules qui sont responsables de la conduction thermique. Il y a interaction entre les molécules du système et l’environnement (milieu extérieur).
De l’énergie cinétique est transférée d’une molécule à une autre ce qui, si les liaisons intermoléculaires sont modifiées, entraîne un changement d'état.

L'eau passe de l'état solide (glace) à l'état liquide, c'est une fusion.