Prévision du sens des transferts thermiques
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L’énergie reçue par un système,
sous forme de transfert thermique, est comptée
positivement : Q>0 pour le
système.
-
L’énergie cédée par ce
système est comptée
négativement : Q<0 pour le système.
- Quand un système subit une transformation sans transfert thermique : Q=0.
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.
Nous allons prendre des exemples de réaction pour
expliquer les trois effets thermiques :
• Réaction
exothermique :
Si on dissout des pastilles de soude dans l'eau, la
température de l'eau va augmenter : l'énergie
chimique de la réaction s'est transformée en
énergie thermique donnée au milieu
extérieur, l'eau.
Pour étudier les variations d’énergie
d’un corps, il est nécessaire de bien
délimiter le système : le système
réaction a perdu de l'énergie et l'eau en a
gagné donc pour l'eau Q>0 et pour la réaction
Q<0 : la réaction est
exo-thermique, le transfert
d'énergie se fait vers l'extérieur.
• Réaction endothermique
:
Si on dissout du nitrate d'ammonium dans l'eau, la
température de l'eau va diminuer : la réaction a
dû, pour se faire, prendre de l'énergie au milieu
extérieur, c'est-à-dire l'eau.
Le système réaction a gagné de
l'énergie et l'eau en a perdu donc pour l'eau Q<0 et
pour la réaction Q>0 : la réaction est
endo-thermique, le transfert
d'énergie se fait vers l'intérieur.
• Réaction
athermique :
Si on laisse un clou en fer en contact avec l'air humide, il
rouille : cette réaction se fait quasiment sans
changement de température, mais aussi sans changement
d'état (la rouille et le fer sont solides) :
pour la réaction Q=0 : la réaction est
a-thermique, elle se
fait sans échange.
Si deux corps restent suffisamment longtemps en contact, ils finissent par avoir la même température : ils sont en équilibre thermique.
Un mode de transfert thermique est un mode de transfert de l’énergie. C’est un moyen, autre que le travail, de changer la température ou l’état physique d’un système.
L’énergie transférée thermiquement est notée Q. Son unité est le joule (J).
Si le système reçoit de l'énergie, le phénomène est endothermique et Q>0.
Si le système perd de l'énergie, le phénomène est exothermique et Q<0.
Si le système ne reçoit ni ne perd de l'énergie, le phénomène est athermique : Q=0.
Si deux corps, de températures différentes, sont en contact, le plus chaud cédera de l'énergie thermique au plus froid jusqu'à l'équilibre thermique, c'est-à-dire lorsque ces deux corps ont atteint la même température.
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