7.5. Énergie et transfert d’énergie
la façon dont s’est déroulée la transformation. Pour calculer cette variation d’énergie, il
suffit de connaître ses états extrêmes : le détail de la transformation n’intervient pas.
Remarque
En mathématique, la variation infinitésimale d’une telle fonction d’état est une différentielle totale notée dE. Lors d’une transformation entre deux instants t 1 et t 2 , son
intégration donnera une variation d’énergie, notée DE, telle que :
DE = E 2 (finale) – E 1 (initiale)
Pour un système au repos, vitesse et position du système restent inchangées : l’énergie
mécanique ne varie pas. La variation d’énergie du système se réduit à la seule variation
de son énergie interne :
DE c = DE p = 0 d’où DE = U 2 – U 1
7.5.2 Transferts d’énergie
L’énergie d’un système ne peut varier que s’il échange (transfert) de l’énergie avec
le milieu extérieur. Ces échanges d’énergie ne peuvent s’effectuer que selon deux
modalités : travail et chaleur.
Le travail W concerne un transfert d’énergie résultant du déplacement macroscopique
du point d’application d’une force extérieure (travail mécanique) ou du parcours d’un
courant électrique (travail électrique) :
W =
l 2
l 1
F(l) dl
W =
t 2
t 1
U (t) I (t) dt
La chaleur Q est un transfert d’énergie ayant pour conséquence de modifier l’agitation microscopique des molécules du système, autrement dit son énergie interne
(transfert thermique). Les mécanismes
Voir ch.
10
microscopiques réalisant ces échanges de chaleur
sont classés en trois catégories : conduction, convection et rayonnement. L’apport de
chaleur à un système a pour résultat, soit d’en faire varier la température, soit d’en
changer l’état physique (changement d’état).
Définition 7.4
Toute énergie reçue (absorbée, récupérée, gagnée) par le système est comptée positivement. De même, toute énergie cédée (libérée, évacuée, perdue) par le système
est comptée négativement (convention de signe dite « du banquier »).
Travail et chaleur ont la dimension d’une énergie et s’expriment en joules (J). Cependant ils ne représentent pas des formes d’énergie stockées dans le système : un système
ne contient ni travail, ni chaleur mais de la chaleur et/ou du travail apparaissent éventuellement à la frontière du système lors d’une transformation.
Travail et chaleur ne sont pas des fonctions d’état : ils dépendent de la manière
dont s’est faite la transformation, autrement dit du « chemin suivi ».
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
155
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 155 — #165
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la façon dont s’est déroulée la transformation. Pour calculer cette variation d’énergie, il
suffit de connaître ses états extrêmes : le détail de la transformation n’intervient pas.
Remarque
En mathématique, la variation infinitésimale d’une telle fonction d’état est une différentielle totale notée dE. Lors d’une transformation entre deux instants t 1 et t 2 , son
intégration donnera une variation d’énergie, notée DE, telle que :
DE = E 2 (finale) – E 1 (initiale)
Pour un système au repos, vitesse et position du système restent inchangées : l’énergie
mécanique ne varie pas. La variation d’énergie du système se réduit à la seule variation
de son énergie interne :
DE c = DE p = 0 d’où DE = U 2 – U 1
7.5.2 Transferts d’énergie
L’énergie d’un système ne peut varier que s’il échange (transfert) de l’énergie avec
le milieu extérieur. Ces échanges d’énergie ne peuvent s’effectuer que selon deux
modalités : travail et chaleur.
Le travail W concerne un transfert d’énergie résultant du déplacement macroscopique
du point d’application d’une force extérieure (travail mécanique) ou du parcours d’un
courant électrique (travail électrique) :
W =
l 2
l 1
F(l) dl
W =
t 2
t 1
U (t) I (t) dt
La chaleur Q est un transfert d’énergie ayant pour conséquence de modifier l’agitation microscopique des molécules du système, autrement dit son énergie interne
(transfert thermique). Les mécanismes
Voir ch.
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microscopiques réalisant ces échanges de chaleur
sont classés en trois catégories : conduction, convection et rayonnement. L’apport de
chaleur à un système a pour résultat, soit d’en faire varier la température, soit d’en
changer l’état physique (changement d’état).
Définition 7.4
Toute énergie reçue (absorbée, récupérée, gagnée) par le système est comptée positivement. De même, toute énergie cédée (libérée, évacuée, perdue) par le système
est comptée négativement (convention de signe dite « du banquier »).
Travail et chaleur ont la dimension d’une énergie et s’expriment en joules (J). Cependant ils ne représentent pas des formes d’énergie stockées dans le système : un système
ne contient ni travail, ni chaleur mais de la chaleur et/ou du travail apparaissent éventuellement à la frontière du système lors d’une transformation.
Travail et chaleur ne sont pas des fonctions d’état : ils dépendent de la manière
dont s’est faite la transformation, autrement dit du « chemin suivi ».
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