Le 1er principe de la thermodynamique - cours de physique chimie terminale

Summary

Cette vidéo explique le premier principe de la thermodynamique, en commençant par le modèle du gaz parfait et son équation d'état. Elle aborde ensuite l'énergie interne, le travail et le transfert thermique, et conclut par l'application du premier principe à travers des exemples concrets. Le script facilite la compréhension de la conservation de l'énergie et la relation entre l'énergie interne et la température, en utilisant des exemples simples pour illustrer les concepts.

Takeaways

• 🔍 La première loi de la thermodynamique est abordée, qui est un sujet enseigné en classe de terminale.
• 🌡️ Le modèle du gaz parfait est introduit, qui relie pression, volume, quantité de matière et température par l'équation d'état PV = nRT.
• 📏 L'unité de volume est le mètre cube (m³) et la température doit être exprimée en Kelvin pour utiliser l'équation d'état.
• 🚫 Un gaz peut être considéré comme parfait si les interactions entre les molécules sont négligeables et si les molécules sont suffisamment espacées.
• ⚖️ Les conditions pour un gaz être parfait incluent une faible pression, une faible masse volumique et un mouvement désordonné des molécules.
• 🔄 L'énergie interne (U) d'un système est la somme des énergies cinétiques et potentielles des molécules qui le composent.
• 🔄 La variation de l'énergie interne d'un système au repos est égale à la somme du travail (W) et du transfert thermique (Q).
• ❄️ Lorsqu'un système est mis dans un environnement plus froid, comme un congélateur, le transfert thermique se produit du système vers l'extérieur, entraînant une diminution de l'énergie interne.
• 🔗 Le bilan énergétique relie la variation de l'énergie interne à la capacité thermique du système et à la variation de température.
• 💧 Un exemple concret est donné pour calculer l'énergie nécessaire pour porter 2 litres d'eau à ébullition, utilisant la capacité thermique massique de l'eau.

Q & A

Qu'est-ce que le premier principe de la thermodynamique?

Le premier principe de la thermodynamique, aussi connu comme la conservation de l'énergie, stipule que l'énergie ne peut ni être créée ni détruite, mais seulement transformée d'une forme à une autre. Dans le contexte de la vidéo, il est utilisé pour expliquer comment l'énergie interne d'un système peut changer via le travail et le transfert thermique.

Comment est défini un gaz parfait dans le script?

Un gaz parfait est un gaz pour lequel les molécules ne subissent pas d'interactions entre elles et dont les molécules se déplacent sans entraver les mouvements des autres. L'espace entre les molécules est beaucoup plus grand que la taille des molécules elles-mêmes.

Quelle est l'équation d'état du gaz parfait mentionnée dans la vidéo?

L'équation d'état du gaz parfait est PV = nRT, où P représente la pression, V le volume, n la quantité de matière en moles, R la constante universelle des gaz et T la température absolue en Kelvin.

Quels sont les deux types de conditions pour laquelle un gaz peut être considéré comme parfait?

Les conditions pour un gaz être considéré comme parfait sont macroscopiques et microscopiques. Macroscopiquement, cela signifie que le gaz doit être au repos, la pression doit être faible et la masse volumique doit être faible. Microscopiquement, cela implique qu'il n'y a pas d'interaction entre les entités et qu'elles ont un mouvement désordonné.

Quelle est la différence entre un gaz parfait et un gaz réel?

Un gaz réel est un gaz où les interactions entre les molécules, comme les chocs et les interactions électrostatiques, ne peuvent pas être négligées. Contrairement à un gaz parfait, un gaz réel ne satisfait pas l'équation d'état PV = nRT sous toutes les conditions.

Comment est définie l'énergie interne dans le script?

L'énergie interne est la somme des énergies microscopiques des entités d'un système, y compris les énergies cinétiques et les énergies potentielles liées aux interactions entre les entités.

Quels sont les deux moyens principaux de modifier la quantité d'énergie d'un système?

La quantité d'énergie d'un système peut être modifiée par le biais de travail (W) et de transfert thermique (Q). Le travail est une manifestation macroscopique de l'énergie, tandis que le transfert thermique est une manifestation microscopique.

Comment le script explique-t-il la relation entre l'énergie interne et la température?

Le script explique que la variation de l'énergie interne d'un système est proportionnelle à la variation de sa température, ce qui est exprimé par la formule ΔU = CΔT, où C est la capacité thermique du système.

Quelle est la signification de la capacité thermique massique et comment est-elle utilisée dans le script?

La capacité thermique massique (c) est la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température d'un kilogramme d'un matériau de 1 Kelvin. Dans le script, elle est utilisée pour calculer la variation d'énergie interne d'un système en multipliant la masse du système par sa capacité thermique massique et la variation de température.

Comment le script aborde-t-il le calcul de l'énergie nécessaire pour faire bouillir de l'eau?

Le script aborde le calcul de l'énergie nécessaire pour faire bouillir de l'eau en utilisant la formule ΔU = masse × c × ΔT, où la masse de l'eau est déterminée à partir de sa masse volumique et le volume, et ΔT est la différence de température entre l'état initial et l'état final de l'eau.

Outlines

00:00

🔬 Principe de la thermodynamique et gaz parfait

Cette partie du script introduit le premier principe de la thermodynamique, un sujet enseigné en classe de terminale. Il commence par un rappel du modèle du gaz parfait, une notion déjà vue auparavant. Le gaz parfait est modélisé à l'aide de l'équation d'état, qui relie pression, volume, quantité de matière et température à travers une constante (R). L'importance de l'apprentissage de cette formule est soulignée, ainsi que les subtilités des unités (volume en mètres cubes et température en Kelvin). Le script explique que les gaz parfaits négligent les interactions entre molécules et que la condition pour un gaz d'être considéré comme parfait est que les molécules ne soient pas trop proches les unes des autres ni ne se heurtent pas. Des conditions macro et微观scopiques sont données pour l'utilisation du modèle du gaz parfait. L'exemple d'un gaz dans un récipient est utilisé pour illustrer comment calculer la quantité de matière (n) en utilisant l'équation d'état, en tenant compte des conversions d'unités.

05:01

🌡 Énergie interne et transferts thermiques

Le script passe ensuite à la notion d'énergie interne (U), qui est la somme des énergies microscopiques des entités d'un système, y compris les énergies cinétiques et potentielles. Il est expliqué que l'énergie interne est liée à l'agitation des molécules et est notée U. Le concept d'énergie totale d'un système est introduit, qui est la somme de l'énergie cinétique macroscopique et de l'énergie potentielle. Des exemples sont donnés pour illustrer ces concepts, notamment la différence entre l'énergie cinétique macroscopique et l'énergie interne. Le script explique ensuite comment la variation d'énergie d'un système au repos peut être modifiée par le biais de travail (W) et de transferts thermiques (Q), et comment ces deux méthodes sont distinctes en termes de leur échelle d'application. Le premier principe de la thermodynamique est introduit comme une loi de conservation de l'énergie, où la variation d'énergie interne est égale au travail effectué plus le transfert thermique.

10:02

💧 Bilan énergétique et capacité thermique

Dans la dernière partie, le script traite du bilan énergétique, qui établit un lien entre l'énergie interne et la température du système. Il est expliqué que pour utiliser cette relation, certaines conditions doivent être remplies, telles que l'incompressibilité du système, l'absence de changement d'état ou de réaction chimique. La variation d'énergie interne est alors exprimée comme étant proportionnelle à la variation de température, avec la capacité thermique (C) jouant un rôle clé. Le script explique les différences entre la capacité thermique (grand C) et la capacité thermique massique (petit c), et comment elles sont utilisées dans les formules. Un exemple concret est donné pour illustrer comment calculer l'énergie nécessaire pour faire bouillir de l'eau, en utilisant la relation entre la variation d'énergie interne, la masse, la capacité thermique massique et la variation de température. Le script conclut en encourageant les étudiants à pratiquer ces calculs et à se préparer pour leurs examens.

Keywords

💡Premier principe de la thermodynamique

Le premier principe de la thermodynamique, aussi connu comme la loi de conservation de l'énergie, stipule que l'énergie ne peut ni se créer ni se détruire, mais peut se transformer d'une forme à une autre. Dans le script, ce principe est utilisé pour expliquer comment l'énergie interne d'un système peut changer via le travail et le transfert thermique, illustrant ainsi la conservation de l'énergie dans un contexte thermodynamique.

💡Gaz parfait

Un gaz parfait est un modèle idéalisé utilisé en thermodynamique qui suppose que les molécules d'un gaz n'interagissent pas entre elles et que leur taille est négligeable. Dans le script, l'équation d'état du gaz parfait, PV = nRT, est mentionnée comme outil pour lier pression, volume, quantité de matière et température, ce qui est crucial pour comprendre les concepts de travail et de transfert thermique.

💡Énergie interne

L'énergie interne d'un système, notée U, est la somme de l'énergie cinétique et l'énergie potentielle des molécules ou des particules qui le composent. Dans la vidéo, l'énergie interne est discutée en relation avec l'agitation des molécules à l'intérieur d'un système, comme dans une bouteille d'eau, et comment elle peut changer avec le temps et les conditions thermiques.

💡Transfert thermique

Le transfert thermique, noté Q, fait référence au passage d'énergie d'un corps à un autre en raison d'une différence de température. Dans le script, l'exemple d'une bouteille d'eau à 20°C placée à l'extérieur à 10°C montre comment le transfert thermique se produit, ce qui est essentiel pour comprendre comment l'énergie interne d'un système peut changer.

💡Capacité thermique

La capacité thermique d'un système est sa capacité à吸收 ou à libérer de l'énergie sous forme de chaleur sans changer de température. Elle est représentée par le symbole C et est utilisée dans le script pour expliquer comment calculer l'énergie nécessaire pour faire bouillir de l'eau, en montrant la relation entre la variation de l'énergie interne et la température.

💡État du gaz parfait

L'état du gaz parfait est décrit par l'équation PV = nRT, où P est la pression, V le volume, n la quantité de matière, R la constante universelle des gaz et T la température. Dans le script, cette équation est utilisée pour modéliser un gaz parfait et pour calculer différentes grandeurs thermodynamiques comme la quantité de matière dans un récipient.

💡Travail (W)

Le travail (W) en thermodynamique est l'énergie transférée par les forces qui font bouger un système, comme l'effort de soulever une masse. Dans le script, le travail est discuté en relation avec le changement d'énergie cinétique et potentielle, et comment il peut être comparé au transfert thermique pour déterminer la variation de l'énergie interne d'un système.

💡Masse volumique

La masse volumique est la masse d'un matériau par unité de volume, souvent utilisée pour convertir des volumes en masses en connaissant la densité. Dans le script, la masse volumique de l'eau est utilisée pour calculer la masse d'eau à partir de son volume, ce qui est nécessaire pour déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour la faire bouillir.

💡Référentiel d'étude

Un référentiel d'étude est le cadre dans lequel une observation ou un calcul est fait, comme le référentiel terrestre galiléen mentionné dans le script. Il est important pour définir les états de repos ou de mouvement des systèmes étudiés, ce qui a un impact direct sur la manière de calculer et d'interpréter les variations d'énergie.

💡Bilan énergétique

Le bilan énergétique fait référence à l'analyse de toutes les entrées et sorties d'énergie d'un système pour déterminer ses changements d'état. Dans le script, le bilan énergétique est lié à la variation de l'énergie interne et est utilisé pour illustrer comment la température et la capacité thermique sont connectées à l'énergie interne d'un système.

Highlights

Présentation du premier principe de la thermodynamique, un sujet abordé en classe de terminale.

Rappel du modèle du gaz parfait et de son équation d'état, qui relie pression, volume, quantité de matière et température.

Explication que le volume doit être en mètres cubes et la température en Kelvin pour l'équation d'état.

Description des conditions pour un gaz être considéré comme parfait : absence d'interactions entre molécules et faible vitesse de déplacement.

Discussion sur les différences entre un gaz parfait et un gaz réel en termes d'interactions et de comportement thermodynamique.

Introduction des concepts d'énergie interne et de transfert thermique en prélude au premier principe de la thermodynamique.

Définition de l'énergie interne d'un système comme la somme des énergies cinétiques et potentielles des entités qui le composent.

Illustration de l'énergie potentielle à travers l'exemple des interactions électrostatiques entre entités chargées.

Explication de l'énergie totale d'un système en tant que somme de l'énergie cinétique macroscopique et de l'énergie potentielle.

Description de la variation d'énergie d'un système au repos, liée à l'énergie interne, en l'absence de travail et de transfert thermique.

Introduction des méthodes pour modifier l'énergie d'un système : le travail (W) et le transfert thermique (Q).

Présentation du premier principe de la thermodynamique liant la variation d'énergie totale à W + Q, reflétant la conservation de l'énergie.

Application du premier principe à un exemple concret : variation d'énergie interne d'une bouteille d'eau dans un congélateur.

Discussion sur le bilan énergétique et la relation entre la variation d'énergie interne et la température pour un système incompressible et sans changement d'état.

Explication de la capacité thermique du système et de la capacité thermique massique, avec des exemples de conversions d'unités.

Calcul pratique pour déterminer l'énergie nécessaire pour faire bouillir de l'eau à partir de sa température initiale, de sa capacité thermique massique et de sa masse volumique.

Conseils pour réussir le bac de physique-chimie et invitation à la prochaine vidéo pour continuer les révisions.

Transcripts

dans cette vidéo nous allons parler du

premier principe de la thermodynamique

notion qui est au programme de ta classe

2 terminale tout d'abord nous allons

commencer par faire un rappel du modèle

du gaz parfait c'est une notion que tu

as déjà dû voir cette année normalement

puis dans un second temps nous allons

présenter les concepts d'énergie interne

et de transfert thermique et enfin on

terminera avec la cerise sur le gâteau

le premier principe de la

thermodynamique en lui-même avec

quelques exemples un gaz qui est dit

parfait peut être modélisé par ce qu'on

appelle l'équation d'état du gaz parfait

et cette équation elle est très pratique

puisqu'elle va relier différentes

grandeurs de ce gaz elle s'écrit

pression fois volume est égale à

quantité de matière fois r une constante

xis t la température et si ce n'est pas

encore le cas je t'invite à apprendre

cette formule par cœur dès maintenant il

y a quand même quelques petites

subtilités à noter dans cette formule

notamment au niveau des unités qui

peuvent être inhabituelles pour

certaines grandeurs ainsi le volume il

n'est pas en litre il est en mè Cu et la

température elle n'est pas en degrés

celus comme c'est souvent le cas mais en

Kelvin pour le reste la constante grand

R on te la donnera dans les énoncés un

gaz il peut être considéré comme parfait

dès lors que les molécules qu'il y a à

l'intérieur ne vont pas être en

interaction et pas faire de choc les

unes avec les autres donc ça ça implique

qu'elle se déplace pas trop vite on

verra après ce que ça signifie et que

l'espace entre chaque molécule soit

beaucoup plus grand que la taille des

molécules alors là dans mon exemple ici

il n'y a que trois molécules dans cet

espace en réalité tu le sais autour de

toi dans un gaz il y a beaucoup plus que

trois molécules il y en a même un nombre

gigantesque puisque la constante

d'Avogadro Na est de l'ordre de grandeur

de 10^ 23 autrement dit dans une mole de

gaz environ 20 L à température et

pression ambiante on va avoir une

quantité de 10^ 23 molécules à l'inverse

dans un gaz dit réel on ne peut plus

tout à fait négliger les interactions

entre les différentes entités il va donc

y avoir des interactions entre elles

comme des chocs par exemple ou des

interactions électrostatiques et ça ça

fait que le modèle du gaz parfait n'est

plus utilisable sur un gaz réel ça

devient plus compliqué bref le modèle du

gaz parfait c'est une approximation de

la réalité mais qui fonctionne bien dès

lors qu'on pose quelques conditions ces

conditions on peut les regrouper en deux

catégories qui sont en fait liées on va

avoir des conditions d'un point de vue

macroscopique donc à notre échelle à

grande échelle et des conditions d'un

point de vue microscopique à l'échelle

des molécules la première condition

c'est que le gaz il soit au repos à la

température Grand T ça ça signifie d'un

point de vue microscopique qu'il n'y a

pas d'interaction entre les entités qui

ont un mouvement désordonné la pression

doit être faible et de cette manière on

aura très peu de choc entre les entités

d'un point de vue microscopique et enfin

on doit s'assurer que la masse volumique

du gaz elle est également relativement

faible ainsi les entités seront

éloignées mais toutes ces conditions

sont en fait liées par exemple si la

masse volume qui est faible alors la

pression est souvent faible aussi bref

pour terminer quand on va modéliser le

gaz parfait on va modéliser les

différentes entités par des points dans

la modélisation on aura donc pas des

atomes ou des molécules qui occupent un

certain espace un certain volume on aura

des points et dans un gaz réel on a

beaucoup plus de points donc beaucoup

plus d'entité pour un volume donné comme

tu le vois ici ça devient très dur dès

que les entités vont se déplacer

qu'elles n'entrent pas en contact les

unes avec les autres si on regarde ce

que ça donne avec un exemple on a un gaz

dans un récipient on nous donne la

pression la température le volume et la

constante on nous demande de calculer la

quantité de matière petite n sachant que

je te le précise à l'oral ce gaz sera

considéré comme un gaz parfait pour

répondre à cette question on écrit

l'équation d'état du gaz parfait P x V

est ég à NR x t on modifie légèrement

l'écriture pour pouvoir calculer la

quantité de matière petit n on a donc n

est égal à P X v/is par r x T et là on

arrive dans la phase calcul sachant que

la première étape ça sera très souvent

de faire des conversions d'unité ici on

nous donne la température en degrés

celus mais rappelle-toi qu'on la veut en

Kelvin dans cette équation on doit donc

ajouter 273,15 et on obtient une

température de

293,15 Kin le volume il est donné en

litre 1,0 L mais nous on le veut en M Cu

dans l'équation et pour ça on doit

diviser par 1000 ou encore rajouter le

facteur 10^ - 3 pour l'avoir en m³ on a

donc maintenant la pression le volume et

la température ainsi que la constante

qui sont dans les bonnes unités bah on

peut passer directement à l'application

numérique et on trouve grâce à la

calculatrice une quantité de matière de

4,1 x 10^ - 2 mol voilà c'est comme ça

qu'on se sert de l'équation d'état du

gazp par faait alors bien sûr on peut

s'en servir également pour calculer des

pressions des volumes ou une température

ça dépend des grandeurs que tu as à ta

disposition on peut maintenant passer à

la deuxè partie où on va parler

d'énergie interne notamment pour définir

l'énergie interne on va devoir

considérer un système donné al pour

rappel un système c'est par exemple un

objet ou un ensemble d'objets une pomme

ça pourrait être considéré comme un

système l'air qu'il y a dans la pièce

autour de toi ça peut-être considéré

comme un système également bref ici mon

système ça sera le gaz qu'il y a à

l'intérieur du récipient que tu as à

l'écran et ce système il est composé

d'entités et pour rappel des entités ce

sont des molécules des atomes ou des

ionss l'énergie interne c'est alors la

somme des énergies microscopiques des

entités de ce système chaque entité à

l'intérieur de ce récipient va se

déplacer avec une certaine vitesse elle

aura donc une énergie cinétique mais les

entités elles sont aussi en interaction

les unes avec les autres elles vont donc

de ce fait avoir une énergie potentielle

pour comprendre ça imagine des entités

qui sont toutes chargées positivement

par exemple et alors quand elles vont

subtitué proche les unes des autres il

va y avoir une interaction

électrostatique qui va se créer entre

ces deux entités si elles sont

suffisamment espacé on pourra presque

les négliger mais il y a toujours une

interaction qui existe et l'énergie

interne c'est donc la somme des énergies

microscopiques des entités du système

les énergies cinétiques et les énergies

potentielles liées à l'interaction entre

les entités et cette énergie interne on

va la noter Grandu ce qui fait qu'on

peut définir ce qu'on appelle l'énergie

totale d'un système et cette énergie

totale elle est égale à l'énergie

cinétique macroscopique plus l'énergie

potentiel de ce même système donc ici ma

voiture a une énergie potentielle liée à

l'altitude à laquelle elle se situe par

exemple plus et c'est la nouveauté que

tu apprends cette année Grandu l'énergie

interne pour illustrer ça prenons une

pomme par exemple qui se déplace avec

une certaine vitesse a donc une énergie

cinétique attention ici on parle bien de

l'énergie cinétique macroscopique

c'est-à-dire qu'on ne regarde pas ce qui

se passe au niveau des molécules mais

notre pomme elle a aussi une énergie

potentielle de pesanteur liée par

exemple à l'altitude à laquelle elle se

situe dans un champ de pesanteur et pour

comprendre l'énergie interne de la pomme

on doit zoomer même zoomer sacrément

puisqu'on doit zoomer jusqu'au

composants qu'il y a à l'intérieur de la

pomme les anti alors ici ça sera des

molécules dans la pomme et chacune de

ces molécules vont avoir une agitation

donc une énergie cinétique et une

énergie potentielle d'interaction et

c'est ça l'énergie interne c'est-à-dire

que même si ma pomme est au repos elle a

quand même une énergie interne U qui est

notamment liée à sa température et donc

à l'agitation des molécules qu'il y a

dans la pomme bien maintenant quand on a

bien caractérisé ce que c'était que

l'énergie interne on va pouvoir passer à

ce qui est intéressant la variation

d'énergie d'un système au repos

autrement dit à partir de maintenant on

va s'intéresser à la manière dont varie

l'énergie d'un système prenons notre et

disons qu'elle est au repos donc c'est

le cas le plus simple on a la variation

de l'énergie totale qui est égale à la

variation des différentes constituants

de cette énergie totale la variation de

l'énergie totale c'est égale à la

variation de l'énergie cinétique plus la

variation de l'énergie potentielle plus

la variation de l'énergie interne

sachant que je te le rappelle ici quand

tu as ce genre de problème tu dois

toujours penser à préciser un

référentiel d'étude puisque dire que la

pomme est au repos sans préciser le

référentiel ça ne veut rien dire donc

ici on considère qu'elle est au repos

dans le référentiel terrestre considéré

galiléen puisque la pomme est au repos

elle n'a pas de vitesse donc la

variation de l'énergie cinétique c'est

zéro puisqu'elle est au repos il y a pas

également de variation d'énergie

potentielle qui est aussi égale à zéro

on en déduit donc que la variation de

l'énergie totale c'est égale à la

variation de l'énergie interne dans le

cas où notre système est au repos et la

question qu'on pourrait être amené à se

poser c'est comment est-ce qu'on peut

modifier la quantité d'énergie d'un

système pour ça on va devoir faire des

transferts d'énergie il y a

principalement deux manières on peut

modifier la quantité d'énergie d'un

système grâce à un travail noté W et on

peut également modifier la quantité

d'énergie d'un système grâce à un

transfert thermique noté grand Q le

travail W il va se caractériser d'un

point de vue macroscopique donc à notre

échelle et le transfert thermique q On

va notamment le rencontrer à une échelle

microscopique donc à l'échelle des

entités le travail W ce sont des forces

qui vont s'exercer sur un système pour

créer un travail on va donc chercher à

mettre en mouvement notre système alors

que le transfert thermique cul lui il

s'effectue entre l'extérieur et le

système dès qu'il existe une différence

de température par exemple si tu prends

une bouteille d'eau qui est à 20°r que

tu la mets à l'extérieur lorsqu'il fait

10°gr il va y avoir un transfert

thermique qui va s'exercer entre la

bouteille et l'extérieur car les deux

systèmes l'extérieur et la bouteille ne

sont pas à la même température on va

donc avoir un transfert d'énergie via un

transfert thermique grand qul à

l'inverse si tu prends la même bouteille

qui est à température ambiante que tu la

prends dans ta main et que tu viens la

déplacé alors tu lui donnes un travail W

en lui appliquant une force dessus et en

faisant ça tu lui donnes de l'énergie

également sous forme d'énergie cinétique

si jamais elle gagne de la vitesse ou

sous forme d'énergie potentielle de

pesanteur si jamais tu viens par exemple

la monter en altitude on va souvent chez

tiser les transferts thermiques avec des

ronds ou avec des rectangles on va

placer au centre le système étudié donc

ici la pomme et on va venir préciser les

énergies reçues et les énergies cédées

par ce système donc ici imaginons qu'il

y a un travail qui est reçu par le

système du milieu extérieur on a donc W

supérieur à zéro le système pomme reçoit

du travail par le milieu extérieur et à

l'inverse il cède un transfert thermique

vers le milieu extérieur on a donc Q

inférieur à zé attention a SIG comme tu

le vois ici quand c'est supérieur à zéro

ça signifie que c'est le système qui

reçoit et quand c'est inf inférieur à

zéro ça signifie que c'est le système

qui cède et maintenant qu'on a défini

toutes ces grandeurs et que normalement

tu dois les avoir un petit peu mieux

compris on peut passer au premier

principe de la thermodynamique qui va

donc exploiter tout ce qu'on vient de

voir dans la deuxième partie notamment

la variation de l'énergie totale c'est

égale à W + Q donc le travail plus le

transfert thermique et ce principe il

traduit simplement la conservation de

l'énergie car je te le rappelle on ne

peut pas créer de l'énergie ou même en

faire disparaître tout ce qu'on fait

c'est transformer de l'énergie d'une

forme à une autre pour illustrer ça on

repart donc de notre pomme qui est

toujours au repos et on écrit que la

variation de l'énergie totale c'est

égale à la variation de l'énergie

cinétique plus la variation de l'énergie

potentielle plus la variation de

l'énergie interne et puisque notre

système la pomme est au repos on a Delta

etot donc la variation d'énergie totale

qui est égale à la variation de

l'énergie interne ça on l'a déjà vu un

petit peu avant mais puisque la

variation d'énergie totale c'est égale

au travail plus le transfert thermique

on peut en déduire que la variation

d'énergie interne c'est égale au travail

plus le transfert thermique reprenons

notre bouteille d'eau à 15°gr et on la

met dans un congélateur à - 20°gr

qu'est-ce qui va se passer on repart du

premier principe de la thermodynamique

la variation de U donc la variation

d'énergie interne c'est égale à W + Q

mais comme la bouteille va être au repos

dans le congélateur W c'est égal à é0 on

a donc la variation d'énergie interne

qui est égale à Q le transfert thermique

mais ici Q va diminuer car la

température de la bouteille va diminuer

lorsqu'on va la mettre dans le

congélateur et ça permet directement

d'en déduire que l'énergie interne de la

bouteille va diminuer autrement dit

l'agitation des molécules va diminuer

dans la bouteille on peut passer à la

dernière notion de ce chapitre le bilan

énergétique et il s'agira ici de faire

un lien entre l' ergie interne et la

température de notre système mais pour

utiliser ce qui va suivre il faut au

préalable vérifier quelques conditions

tout d'abord le système il doit être

incompressible donc notamment pour tout

ce qui va être gaz compressible ça

fonctionne pas trop le système ne doit

pas changer d'état donc si tu commences

avec de l'eau liquide et que tu termines

avec de l'eau solide tu as un changement

d'état ça fonctionne pas comme ce qu'on

va décrire et le système ne doit pas

subir de réaction chimique ou nucléaire

si tu es en train d'étudier un

échantillon radioactif ça va commencer à

bloquer pour utiliser ce genre de

méthode car la radioactivité va générer

de l'énergie g et donc ça va modifier

les formules qu'on va voir dans la suite

si on a toutes ces conditions on peut

écrire que la variation d'énergie

interne c'est égale à grand C x Delta t

on a donc une relation de

proportionnalité entre la température et

la variation d'énergie interne d'un

système sachant que ce grand C ici c'est

la capacité thermique du système qu'on

est en train d'étudier exprimé en joules

par Kelvin alors on peut également

écrire cette relation sous la forme

variation d'énergie interne c'est égale

à la masse fois petit C cette fois-ci FO

Delta t alors attention on parle cette

fois-ci de capacité thermique massique

c'est pour ça qu'on a un petit C non

plus un grand C oui c'est assez subtile

mais on a grand C qui est égal à la

masse fois petit C pour savoir si on a à

faire un petit C ou un grand C bah il

s'agit tout simplement de regarder les

unités de s'assurer que la formule est

homogène tu vois ici que si tu

multiplies la masse par grand C tu auras

un problème au niveau de la formule elle

sera plus homogène donc ça fonctionne

pas bon j'ai conscience que c'est

peut-être un peu flou dans ton esprit

donc le mieux c'est encore d'illustrer

ça avec un exemple et tu vas voir c'est

vraiment pas si compliqué que ça on

souhaite faire bouillir de l'eau pour ça

on nous demande de calculer l'énergie à

apporter à 2 l d'eau pour l'amener à 100

degr sachant qu'on nous donne un certain

nombre de données la température

initiale donc la température de départ

la capacité thermique massique de l'eau

donc petit c est égal à 4,185 KJ par

Kelvin par kilo et la masse volumique de

l'eau on écrit donc la formule qu'on

vient de voir Delta U est égal à masse X

c x Delta t sachant qu'ici Delta t c'est

égal à 85 Kelvin al petit détail ici

j'ai converti les températures en Kelvin

parce que comme ça ça te permet

également de t'entraîner de voir qu'il y

a des conversions à réaliser parfois

mais ici on n'est pas obligé de faire

cette conversion puisqu'on est en train

de soustraire les températures si on les

laisse en degrés on va trouver le même

écart par contre il faudra que quand tu

l'écrives à la fin tu écrives bien 85

Kelvin et pas 85°gr alors oui ça va rien

changer dans le calcul puisqu'on a 85

dans les deux cas mais par contre au

niveau des unités ça serait quand même

une petite erreur donc il vaut mieux

éviter ce genre d'erreur et pour avoir

la masse on multiplie la masse volumique

de l'eau par le volume je pars du

principe que maintenant en terminal tu

maîtrises les formules qui font appel à

la masse volumique le rau de l'au on

nous le donne le volume on nous le donne

on a donc une masse de 2 kg on peut dire

directement passer à l'application

numérique puisqu'on a les trois

grandeurs et on trouve une variation

d'énergie interne de 711 k j alors ici

on n pas précisé les unités qu'on

attendait dans le résultat final mais si

jamais on t'avait demandé un résultat en

joules il aurait bien sûr fallu faire

une conversion à un moment donné mais

puisque'ici ce n'est pas le cas on peut

garder le résultat en kil joules c'est

tout pour cette vidéo si elle t'a été

utile fais-le-moi savoir en commentaire

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à avoir ton bac de physique chimie et on

se dit à bientôt pour de nouvelles

vidéos qui vont t'aider dans tes

révision