Лист за преговор: Introduction à la thermodynamique et transfert thermique

📋 Plan du Cours

1. Modèle du gaz parfait et grandeurs macroscopiques associées
2. Premier principe de la thermodynamique et énergie interne des systèmes
3. Modes de transfert thermique et flux thermique
4. Bilan énergétique du système Terre-atmosphère, albédo et effet de serre
5. Modélisation du transfert thermique avec un thermostat et évolution de la température

📖 1. Modèle du gaz parfait et grandeurs macroscopiques associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle du gaz parfait : Modèle physique dans lequel les particules d'un gaz n'interagissent pas entre elles en dehors des collisions et dont le volume individuel est négligeable par rapport au volume total.
• Masse volumique : Grandeur physique définie par le rapport de la masse du gaz au volume qu'il occupe, reflétant la distance moyenne entre les particules.
• Température thermodynamique : Grandeur macroscopique mesurable en kelvin, proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne des particules du gaz et toujours strictement positive.
• Grandeurs macroscopiques : Cette étude permet de définir des grandeurs macroscopiques, conséquence du comportement microscopique des entités.
• Équation d’état : Gaz parfaits

📝 Points essentiels

• Dans le modèle du gaz parfait, les entités n'interagissent qu'en collision.
• La masse volumique ρ = m/v est liée à la distance moyenne entre particules.
• La température T est proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne et positive.
• La loi des gaz parfaits reste valable tant que la pression reste inférieure à 10^6 Pa (= 10 Patm) et que la température ne s’approche pas du zéro absolu.
• Cette température est proportionnelle à l’énergie cinétique moyenne des particules du gaz.

💡 À retenir

Dans le modèle du gaz parfait, les entités n'interagissent qu'en collision.

📖 2. Premier principe de la thermodynamique et énergie interne des systèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie interne : Grandeur physique représentant la somme des énergies microscopiques, cinétiques et potentielles, des particules constituant un système.
• Capacité thermique : Capacité thermique d’un système incompressible.

📝 Points essentiels

• L’énergie interne U est la somme des énergies microscopiques (cinétiques et potentielles) des particules d’un système.
• Pour un système incompressible, la variation d’énergie interne ΔU est proportionnelle à la variation de température : ΔU = m c ΔT.
• Le premier principe de la thermodynamique s’écrit ΔU = W + Q, où W est le travail reçu et Q le transfert thermique reçu par le système.
• Les transferts d’énergie sont positifs quand le système reçoit de l’énergie.
• Si le système est isolé, alors ΔU = 0.
• En thermodynamique (étude des transferts thermiques), il est primordial de tenir compte de l’énergie que possède le système par l’intermédiaire des particules le constituant.
• Lors d’une étude mécanique d’un système, on ne tiendra généralement pas compte de l’énergie interne, car elle reste constante, alors que lors d’une étude thermodynamique d’un système, on ne tiendra généralement pas compte de l’énergie mécanique, car le mouvement d’ensemble du système n’a pas d’importance.

💡 À retenir

L’intégration de la notion d’énergie interne et l’application du premier principe de la thermodynamique permettent d’analyser les échanges thermiques et mécaniques dans un système.

📖 3. Modes de transfert thermique et flux thermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Conduction : Transfert microscopique d'agitation thermique par contact sans déplacement de matière.
• Convection : Transfert thermique par déplacement macroscopique de matière, uniquement dans les liquides et gaz.

📝 Points essentiels

• Le transfert thermique se fait toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.
• La conduction ne transporte pas de matière, mais transmet l'agitation thermique par contact.
• La convection nécessite un déplacement macroscopique de matière, limitée aux liquides et gaz.
• Le rayonnement thermique se réalise par rayonnement électromagnétique, sans contact ni matière.
• Le flux thermique φ = Q/Δt représente la puissance thermique transférée à travers une surface.

💡 À retenir

La conduction ne transporte pas de matière, mais transmet l'agitation thermique par contact.

📖 4. Bilan énergétique du système Terre-atmosphère, albédo et effet de serre

🔑 Notions clés & Définitions

• Albédo : Fraction du rayonnement solaire incident qui est réfléchi par la surface terrestre, variant selon le type de surface et la couverture nuageuse.
• Loi de Stefan-Boltzmann : Relation physique qui exprime le flux thermique émis par un corps noir en fonction de sa température absolue, donnée par ϕ_E = σ T⁴, où σ est la constante de Stefan-Boltzmann.
• Effet de serre : Ce modèle montre que sans effet de serre, la Terre serait très froide ...

📝 Points essentiels

• La loi de Stefan-Boltzmann donne le flux thermique émis par un corps noir : ϕ_E = σ T⁴, avec σ constante de Stefan-Boltzmann.
• Les gaz à effet de serre absorbent une fraction α du rayonnement émis par la Terre et réémettent la moitié vers le sol et l’autre moitié vers l’espace.
• Le bilan radiatif à l’équilibre thermique s’écrit : ϕ_S (1 - A) = ϕ_E (1 - α/2).
• Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à l’équilibre thermique, son bilan radiatif s’écrit donc : Cet équilibre amène donc, en utilisant la loi de Stefan-Boltzmann, au calcul de la température moyenne du sol : - S’il n’y avait aucun gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors α = 0, et T = (ϕ_S / σ · (1 - A))^(1/4) = 254 K = -19 °C !!!
• ➢ Les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère absorbent une portion α du rayonnement émis par la Terre.

💡 À retenir

La loi de Stefan-Boltzmann donne le flux thermique émis par un corps noir : ϕ_E = σ T⁴, avec σ constante de Stefan-Boltzmann.

📖 5. Modélisation du transfert thermique avec un thermostat et évolution de la température

🔑 Notions clés & Définitions

• Contact avec un thermostat : Situation où un système échange de la chaleur avec un milieu à température constante, modélisée par une équation différentielle du premier ordre.
• Transfert thermique : Newton a fait l’hypothèse que le transfert thermique ϕ entre le thermostat et le système, est proportionnel à la différence de température entre les deux objets.

📝 Points essentiels

• La variation d’énergie interne du système est liée à la variation de température par Q = m c ΔT.
• Le temps caractéristique τ = 1/a définit la rapidité d’approche de la température du système vers celle du thermostat.
• Cette modélisation permet de prédire le refroidissement ou le réchauffement d’un corps en contact avec un milieu à température constante.

💡 À retenir

La modélisation mathématique de l’évolution de la température d’un système en contact avec un thermostat constant repose sur une équation différentielle dont la solution exponentielle décrit le refroidissement ou le réchauffement.

🧩 Compléments de couverture

1. Détail source à réviser : Page 1 --- Physique Terminale Chapitre 18 : Thermodynamique Manuel Hatier chapitre 15 1. Modèle du gaz parfait 2. Premier principe de la thermodynamique 3. Transferts thermiques 4. Système Terre - atmosphère 5. Système e (Source: "Page 1 --- Physique Terminale Chapitre 18 : Thermodynamique Manuel Hatier chapitre 15 1. Modèle du gaz parfait 2. Premier principe de la thermodynamique 3. Transferts thermiques 4. Système Terre - atmosphère 5. Système en contact avec un thermostat La thermodynamique est l’étude des échanges thermiques entre les objets. Cette branche de la physique a")
2. Détail source à réviser : la physique a connu un essor important au cours des 18ème et 19ème siècles. La thermodynamique est à l’origine de la révolution industrielle du 19ème siècle avec l’émergence de la mécanisation (invention de la machine à (Source: "la physique a connu un essor important au cours des 18ème et 19ème siècles. La thermodynamique est à l’origine de la révolution industrielle du 19ème siècle avec l’émergence de la mécanisation (invention de la machine à vapeur et des trains, des moteurs à combustion, puis de la réfrigération et de la climatisation). 1. Modèle du gaz parfait 1.1.")
3. Détail source à réviser : unes des autres, et en mouvement incessant, à des vitesses de plusieurs centaines de m/s. Dans les conditions habituelles, tous les gaz ont des comportements quasiment identiques. Sous certaines conditions, les gaz peuve (Source: "unes des autres, et en mouvement incessant, à des vitesses de plusieurs centaines de m/s. Dans les conditions habituelles, tous les gaz ont des comportements quasiment identiques. Sous certaines conditions, les gaz peuvent être décrit par le modèle du gaz parfait. Cela permet de prévoir leurs propriétés essentielles, indépendamment de la nature du gaz.")
4. Détail source à réviser : pas entre elles en dehors de leurs collisions. - Les entités ont des tailles négligeables par rapport à la distance moyenne les séparant. Le volume de ces entités est donc négligé. La théorie des gaz parfaits réalise une (Source: "pas entre elles en dehors de leurs collisions. - Les entités ont des tailles négligeables par rapport à la distance moyenne les séparant. Le volume de ces entités est donc négligé. La théorie des gaz parfaits réalise une étude statistique du comportement de toutes les entités constituant le gaz. Cette étude permet de définir des grandeurs")
5. Détail source à réviser : physiques sont la masse volumique, la température et la pression. 1.2. Masse volumique La masse volumique ρ = m/v relie la masse et la quantité de matière de gaz au volume occupé. Cette grandeur est la conséquence de la (Source: "physiques sont la masse volumique, la température et la pression. 1.2. Masse volumique La masse volumique ρ = m/v relie la masse et la quantité de matière de gaz au volume occupé. Cette grandeur est la conséquence de la distance séparant chaque particule du gaz. Chap 18 cours 1/9 --- Page 2 --- 1.3. Température thermodynamique La température")
6. Détail source à réviser : est proportionnelle à l’énergie cinétique moyenne des particules du gaz. La température correspond donc à une mesure de la vitesse des particules du gaz. La température, en kelvin, est donc toujours positive. L’unité de (Source: "est proportionnelle à l’énergie cinétique moyenne des particules du gaz. La température correspond donc à une mesure de la vitesse des particules du gaz. La température, en kelvin, est donc toujours positive. L’unité de la température est le kelvin (K). Elle est liée à l’échelle des degrés Celsius par la relation : T (en K) = θ (en °C) + 273,15 1.4.")
7. Détail source à réviser : exerce sur une surface plane d’aire S. Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa). La pression atmosphérique moyenne est Patm = 1 (Source: "exerce sur une surface plane d’aire S. Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa). La pression atmosphérique moyenne est Patm = 101 325 Pa = 1013 hPa Conversion : 1 bar = 10^5 Pa 1.5. Équation d’état des gaz parfaits L’équation d’état des gaz parfaits (ou équation")
8. Détail source à réviser : équilibre thermodynamique : P V = n R T P : pression en Pa V : volume en m^3 n : quantité de matière de gaz en mol T : température en K R = 8,314 J·K^-1·mol^-1 : constante des gaz parfaits La loi des gaz parfaits reste v (Source: "équilibre thermodynamique : P V = n R T P : pression en Pa V : volume en m^3 n : quantité de matière de gaz en mol T : température en K R = 8,314 J·K^-1·mol^-1 : constante des gaz parfaits La loi des gaz parfaits reste valable tant que la pression reste inférieure à 10^6 Pa (= 10 Patm) et que la température ne s’approche pas du zéro absolu. Remarque : on")
9. Détail source à réviser : T et n fixés. Application : Quel volume occupe une mole de gaz à la pression atmosphérique et à 20 °C ? V = nRT/P = (1×8,314×293,15)/101325 = 0,024 m^3 = 24 L Pour décrire un gaz réel, on peut utiliser la loi de Van der (Source: "T et n fixés. Application : Quel volume occupe une mole de gaz à la pression atmosphérique et à 20 °C ? V = nRT/P = (1×8,314×293,15)/101325 = 0,024 m^3 = 24 L Pour décrire un gaz réel, on peut utiliser la loi de Van der Waals : (P + a/v^2)(V - nb) = nRT dans laquelle on tient compte du volume des molécules (terme nb) et des interactions des molécules quand")
10. Détail source à réviser : Premier principe de la thermodynamique 2.1. Énergie interne Lors des études des mouvements (mécanique), on ne s’intéresse qu’au mouvement global d’un objet. On considère qu’il ne se passe rien à l’intérieur du système, o (Source: "Premier principe de la thermodynamique 2.1. Énergie interne Lors des études des mouvements (mécanique), on ne s’intéresse qu’au mouvement global d’un objet. On considère qu’il ne se passe rien à l’intérieur du système, on utilise alors l’énergie mécanique. En thermodynamique (étude des transferts thermiques), il est primordial de tenir compte de l’énergie")
11. Détail source à réviser : On introduit alors l’énergie interne : L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies microscopiques dans ce système. Elle résulte des énergies cinétiques (agitation thermique des particules du système) et po (Source: "On introduit alors l’énergie interne : L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies microscopiques dans ce système. Elle résulte des énergies cinétiques (agitation thermique des particules du système) et potentielles (interactions entre particules du système). L’énergie interne s’exprime en joule (J). Lors d’une étude mécanique d’un")
12. Détail source à réviser : reste constante, alors que lors d’une étude thermodynamique d’un système, on ne tiendra généralement pas compte de l’énergie mécanique, car le mouvement d’ensemble du système n’a pas d’importance. 2.2. Variation d’énergi (Source: "reste constante, alors que lors d’une étude thermodynamique d’un système, on ne tiendra généralement pas compte de l’énergie mécanique, car le mouvement d’ensemble du système n’a pas d’importance. 2.2. Variation d’énergie interne d’un système incompressible La variation d’énergie interne ΔU d’un système incompressible (solide ou liquide) est proportionnelle")
13. Détail source à réviser : thermique du système, en J·K^-1. c est la capacité massique thermique du système, en J·kg^-1·K^-1, avec C = m x c La variation de température peut être calculée en K ou en °C, car 1 K = 1 °C. La capacité thermique de l’e (Source: "thermique du système, en J·K^-1. c est la capacité massique thermique du système, en J·kg^-1·K^-1, avec C = m x c La variation de température peut être calculée en K ou en °C, car 1 K = 1 °C. La capacité thermique de l’eau est : c(eau) = 4,18.10^3 J·kg^-1·K^-1 2.3. Premier principe de la thermodynamique Le premier principe de la thermodynamique")
14. Détail source à réviser : est égale à la somme des énergies échangées avec le milieu extérieur. Les échanges d’énergie avec le milieu extérieur peuvent se faire sous forme de transfert thermique ou sous forme de travail (= travail d’une force ext (Source: "est égale à la somme des énergies échangées avec le milieu extérieur. Les échanges d’énergie avec le milieu extérieur peuvent se faire sous forme de transfert thermique ou sous forme de travail (= travail d’une force extérieure appliquée au système). Les transferts d’énergie sont comptés positivement quand le système reçoit de l’énergie. ΔU :")
15. Détail source à réviser : appliquées au système Q : transferts thermiques entre l’extérieur et le système ΔU = W + Q Si le système est isolé de l’extérieur : ΔU = 0 Rq : Si l’énergie mécanique varie pendant l’étude, il est possible d’en tenir com (Source: "appliquées au système Q : transferts thermiques entre l’extérieur et le système ΔU = W + Q Si le système est isolé de l’extérieur : ΔU = 0 Rq : Si l’énergie mécanique varie pendant l’étude, il est possible d’en tenir compte : ΔU + ΔEm = W + Q Chap 18 cours 3/9 --- Page 4 --- Exemple d’application : Une plaque de cuisson consomme une puissance électrique de")
16. Détail source à réviser : rendement de 85 %. Combien de temps faut-il pour atteindre cette température ? Rappel : énergie = puissance x durée : E = P × Δt Système : L’eau. Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt (Source: "rendement de 85 %. Combien de temps faut-il pour atteindre cette température ? Rappel : énergie = puissance x durée : E = P × Δt Système : L’eau. Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt : Q = P × Δt × 0,85 On utilise le 1er principe de la thermodynamique : ΔU = Q = m c ΔT On a donc P × Δt × 0,85 = m c ΔT ⇒ Δt = (m c ΔT) /")
17. Détail source à réviser : 90 °C au bout de 7,6 minutes (valeur conforme à la réalité). 3. Transferts thermiques 3.1. Les trois modes de transfert thermique Les transferts d’énergie thermique peuvent s’effectuer de trois manières : conduction, con (Source: "90 °C au bout de 7,6 minutes (valeur conforme à la réalité). 3. Transferts thermiques 3.1. Les trois modes de transfert thermique Les transferts d’énergie thermique peuvent s’effectuer de trois manières : conduction, convection, rayonnement. Un transfert thermique entre deux corps est irréversible, il se fait toujours du corps le plus chaud vers le")
18. Détail source à réviser : microscopique des molécules, de proche en proche, par contact, mais sans transport de matière. ex : entre le fond de la casserole et son contenu, entre la main et la surface d’une table, ... - Par convection : Par déplac (Source: "microscopique des molécules, de proche en proche, par contact, mais sans transport de matière. ex : entre le fond de la casserole et son contenu, entre la main et la surface d’une table, ... - Par convection : Par déplacement macroscopique de matière (uniquement possible dans les liquides et les gaz). ex : mouvement d’eau dans une casserole, dans l’océan,")
19. Détail source à réviser : : Tout corps émet un rayonnement dont les longueurs d’onde dépendent de sa température. Ce rayonnement électromagnétique permet donc un transfert d’énergie à distance, sans contact. ex : braises d’un barbecue, ... 3.2. F (Source: ": Tout corps émet un rayonnement dont les longueurs d’onde dépendent de sa température. Ce rayonnement électromagnétique permet donc un transfert d’énergie à distance, sans contact. ex : braises d’un barbecue, ... 3.2. Flux thermique Un transfert thermique peut se faire plus ou moins rapidement. On utilise ainsi le flux thermique φ à travers une surface :")
20. Détail source à réviser : la durée Δt (en s). Le flux thermique est donc une puissance (en W ou en J/s). Le flux thermique à travers une paroi dépend du matériau utilisé et de la différence de température entre les deux faces de la paroi (le tran (Source: "la durée Δt (en s). Le flux thermique est donc une puissance (en W ou en J/s). Le flux thermique à travers une paroi dépend du matériau utilisé et de la différence de température entre les deux faces de la paroi (le transfert thermique se fera toujours du corps chaud vers le corps froid). φ = (Tc - Tf) / Rth La résistance thermique (en K.W^-1) est donc")
21. Détail source à réviser : sont les gaz, car les molécules ne sont pas en contact les unes avec les autres, ce qui défavorise les transferts thermiques par conduction. Les matériaux utilisés comme isolant renferment généralement de l’air (ou mieux (Source: "sont les gaz, car les molécules ne sont pas en contact les unes avec les autres, ce qui défavorise les transferts thermiques par conduction. Les matériaux utilisés comme isolant renferment généralement de l’air (ou mieux, du vide), par exemple les mousses isolantes, la laine, ou encore les parpaings, les doubles vitrages, ... Chap 18 cours 4/9 --- Page")
22. Détail source à réviser : de son épaisseur e, de sa surface S et de la conductivité thermique λ. R_th = e / (λ × S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres. L’intérieur de la maison est chauffé à 20 °C a (Source: "de son épaisseur e, de sa surface S et de la conductivité thermique λ. R_th = e / (λ × S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres. L’intérieur de la maison est chauffé à 20 °C avec des radiateurs électriques alors que la température extérieure est de 12 °C. Les fenêtres font 3,6 cm d’épaisseur, leur conductivité")
23. Détail source à réviser : thermique de 0,15 W.m⁻¹.K⁻¹ 1. Calculer l’énergie perdue par transfert thermique à travers l’ensemble de ce mur pendant 10 h. Fenêtre : R_th(fenêtre) = e / λ×S = 0,036 / 0,023×3 = 0,52 K · W⁻¹ De plus, ϕ = Q / Δt = (T_c (Source: "thermique de 0,15 W.m⁻¹.K⁻¹ 1. Calculer l’énergie perdue par transfert thermique à travers l’ensemble de ce mur pendant 10 h. Fenêtre : R_th(fenêtre) = e / λ×S = 0,036 / 0,023×3 = 0,52 K · W⁻¹ De plus, ϕ = Q / Δt = (T_c - T_f) / R_th ⇒ Q = (T_c - T_f) / R_th × Δt = 8 / 0,52 × 10 × 3600 = 5,5.10⁵ J Mur: R_th(mur) = e / λ×S = 0,30 / 0,15×17 = 0,12 K")
24. Détail source à réviser : × Δt = 8 / 0,12 × 10 × 3600 = 2,4.10⁶ J L’énergie perdue par transfert thermique pour l’ensemble du mur est donc la somme des deux : Q = 3,0.10⁶ J 2. Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour (Source: "× Δt = 8 / 0,12 × 10 × 3600 = 2,4.10⁶ J L’énergie perdue par transfert thermique pour l’ensemble du mur est donc la somme des deux : Q = 3,0.10⁶ J 2. Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour compenser cette perte ? Le radiateur doit donc fournir à l’air de la maison une énergie égale à Q = 3,0.10⁶ J. Cela correspond à une")
25. Détail source à réviser : soit faible, car elle ne concerne qu’un seul mur (en réalité il y a plusieurs murs + le plafond + le plancher) et ne tient pas compte du rendement du radiateur. Un radiateur délivre habituellement une puissance de l’ordr (Source: "soit faible, car elle ne concerne qu’un seul mur (en réalité il y a plusieurs murs + le plafond + le plancher) et ne tient pas compte du rendement du radiateur. Un radiateur délivre habituellement une puissance de l’ordre de 1000 W. 4. Système Terre-atmosphère La problématique du réchauffement climatique est aujourd’hui prépondérante, car l’équilibre de")
26. Détail source à réviser : de la température terrestre. L’étude énergétique du système Terre-atmosphère permet de prévoir l’évolution de la température de l’atmosphère en fonction de différents paramètres comme la concentration en GES dans l’atmos (Source: "de la température terrestre. L’étude énergétique du système Terre-atmosphère permet de prévoir l’évolution de la température de l’atmosphère en fonction de différents paramètres comme la concentration en GES dans l’atmosphère. 4.1. Bilan énergétique = Bilan radiatif La Terre reçoit du Soleil un flux thermique surfacique (sous forme de rayonnement) de")
27. Détail source à réviser : thermique, donc la puissance reçue est égale à la puissance renvoyée vers l’espace. Chap 18 cours 5/9 --- --- Page 6 --- 4.2. Albédo et effet de serre ➢ L’albédo, noté A, correspond à la proportion du rayonnement réfléch (Source: "thermique, donc la puissance reçue est égale à la puissance renvoyée vers l’espace. Chap 18 cours 5/9 --- --- Page 6 --- 4.2. Albédo et effet de serre ➢ L’albédo, noté A, correspond à la proportion du rayonnement réfléchi et/ou diffusé par rapport au rayonnement reçu. L’albédo dépend de la couverture nuageuse, ainsi de la surface terrestre. Une couche")
28. Détail source à réviser : du rayonnement, alors qu’un sol sombre entraine un albédo plus faible car il absorbe beaucoup de rayonnement. | Type de surface | Mer | Forêt | Nuage | Glace | Neige fraiche | |----------------|-----|-------|-------|---- (Source: "du rayonnement, alors qu’un sol sombre entraine un albédo plus faible car il absorbe beaucoup de rayonnement. | Type de surface | Mer | Forêt | Nuage | Glace | Neige fraiche | |----------------|-----|-------|-------|-------|---------------| | Albédo | 0,1 | 0,1 | 0,5 à 0,8 | 0,5 à 0,7 | 0,8 | Pour le système Terre-Atmosphère, l’albédo moyen actuel vaut A")
29. Détail source à réviser : par la surface terrestre, et que 31 % est renvoyé directement vers l’espace. Cependant, selon le type de surface, les valeurs peuvent être très différentes comme le montre le tableau ci-dessus. ➢ La surface d’un objet ou (Source: "par la surface terrestre, et que 31 % est renvoyé directement vers l’espace. Cependant, selon le type de surface, les valeurs peuvent être très différentes comme le montre le tableau ci-dessus. ➢ La surface d’un objet ou d’un astre peut être assimilé à un corps noir. Le rayonnement émis par sa surface ne dépend que de la température de celle-ci. Un corps")
30. Détail source à réviser : surfacique suit la loi de Stefan-Boltzmann : ϕ_E = σ T⁴ où σ = 5,67.10⁻⁸ W · m⁻² · K⁻⁴ est la constante de Stefan-Boltzmann. La température de la Terre peut donc se calculer si l’on connait le flux thermique ϕ_E qu’elle (Source: "surfacique suit la loi de Stefan-Boltzmann : ϕ_E = σ T⁴ où σ = 5,67.10⁻⁸ W · m⁻² · K⁻⁴ est la constante de Stefan-Boltzmann. La température de la Terre peut donc se calculer si l’on connait le flux thermique ϕ_E qu’elle émet. ➢ Les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère absorbent une portion α du rayonnement émis par la Terre. Actuellement,")
31. Détail source à réviser : émet un flux ϕ_E, alors l’atmosphère absorbe un flux α ϕ_E et laisse passer vers l’espace un flux (1 - α) ϕ_E. La moitié du flux absorbé, α/2 ϕ_E, est réémis vers le sol et l’autre moitié, α/2 ϕ_E, est réémis vers l’espa (Source: "émet un flux ϕ_E, alors l’atmosphère absorbe un flux α ϕ_E et laisse passer vers l’espace un flux (1 - α) ϕ_E. La moitié du flux absorbé, α/2 ϕ_E, est réémis vers le sol et l’autre moitié, α/2 ϕ_E, est réémis vers l’espace. 4.3. Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à l’équilibre thermique, son bilan radiatif s’écrit donc : ϕ_S")
32. Détail source à réviser : (1 - A) / (1 - α/2) Avec ϕ_S = 340 W/m², A = 0,31 et α = 0,80, on aboutit à ϕ_E = 391 W/m² [Diagramme avec flèches et valeurs] Chap 18 cours 6/9 --- --- Page 7 --- Cet équilibre amène donc, en utilisant la loi de Stefan- (Source: "(1 - A) / (1 - α/2) Avec ϕ_S = 340 W/m², A = 0,31 et α = 0,80, on aboutit à ϕ_E = 391 W/m² [Diagramme avec flèches et valeurs] Chap 18 cours 6/9 --- --- Page 7 --- Cet équilibre amène donc, en utilisant la loi de Stefan-Boltzmann, au calcul de la température moyenne du sol : T = (ϕ_E / σ)^(1/4) = (ϕ_S / σ · (1 - A) / (1 - α/2))^(1/4) = 288 K = 15 °C Ce")
33. Détail source à réviser : (15,5 °C en moyenne). - S’il n’y avait aucun gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors α = 0, et T = (ϕ_S / σ · (1 - A))^(1/4) = 254 K = -19 °C !!! Ce modèle montre que sans effet de serre, la Terre serait très froid (Source: "(15,5 °C en moyenne). - S’il n’y avait aucun gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors α = 0, et T = (ϕ_S / σ · (1 - A))^(1/4) = 254 K = -19 °C !!! Ce modèle montre que sans effet de serre, la Terre serait très froide ... - Par contre, si α → 1, alors on aboutit à une température de 28,6 °C !! - La fonte des glaciers entraine une diminution de")
34. Détail source à réviser : de dioxyde de carbone rejetées dans l’atmosphère terrestre depuis le début de la révolution industrielle ont entrainé une augmentation de l’effet de serre. Le réchauffement climatique résultant est déjà observé depuis de (Source: "de dioxyde de carbone rejetées dans l’atmosphère terrestre depuis le début de la révolution industrielle ont entrainé une augmentation de l’effet de serre. Le réchauffement climatique résultant est déjà observé depuis des années. Le GIEC (groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) prévoit une augmentation de la température")
35. Détail source à réviser : 5. Système au contact avec un thermostat Cette partie étudie le refroidissement ou le réchauffement d’un objet ou d’un corps entouré d’un fluide dont la température sera supposée constante. Par exemple, on peut étudier l (Source: "5. Système au contact avec un thermostat Cette partie étudie le refroidissement ou le réchauffement d’un objet ou d’un corps entouré d’un fluide dont la température sera supposée constante. Par exemple, on peut étudier le refroidissement du corps d’un sportif par l’intermédiaire de sa peau, le refroidissement d’un cadavre en médecine légale, le")
36. Détail source à réviser : est à la température initiale T_i Ce système est mis en contact avec un thermostat (système de température constante T_ext). Il se crée alors un transfert thermique conducto-convectif. La température du système, notée T, (Source: "est à la température initiale T_i Ce système est mis en contact avec un thermostat (système de température constante T_ext). Il se crée alors un transfert thermique conducto-convectif. La température du système, notée T, va donc varier. 5.1. Bilan d’énergie Newton a fait l’hypothèse que le transfert thermique ϕ entre le thermostat et le système, est")
37. Détail source à réviser : phénoménologique de Newton : ϕ = h S (T_ext - T) Si T_ext > T, le flux thermique ϕ sera positif (le système reçoit de l’énergie). S est la surface de contact, en m². h est le coefficient de transfert en W·K⁻¹·m⁻². Ce coe (Source: "phénoménologique de Newton : ϕ = h S (T_ext - T) Si T_ext > T, le flux thermique ϕ sera positif (le système reçoit de l’énergie). S est la surface de contact, en m². h est le coefficient de transfert en W·K⁻¹·m⁻². Ce coefficient de transfert h dépend de la nature des deux objets. Si l’on étudie le refroidissement d’un corps humain, ce coefficient va")
38. Détail source à réviser : ϕ = Q / Δt ; Q étant l’énergie reçue par le système pendant la durée Δt. Pendant cette durée Δt, la température du système varie de ΔT L’application du premier principe de la thermodynamique donne alors, pendant Δt : Q = (Source: "ϕ = Q / Δt ; Q étant l’énergie reçue par le système pendant la durée Δt. Pendant cette durée Δt, la température du système varie de ΔT L’application du premier principe de la thermodynamique donne alors, pendant Δt : Q = ΔU, c’est-à-dire : Q = m c ΔT m étant la masse du système et c sa capacité thermique massique. Chap 18 cours 7/9 --- --- Page 8")
39. Détail source à réviser : S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laquelle le système a une température T (il faut alors prendre une valeur moyenne de T pendant cette durée). (Source: "S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laquelle le système a une température T (il faut alors prendre une valeur moyenne de T pendant cette durée). Il est donc intéressant, pour résoudre l’équation de façon exacte, de faire tendre l’intervalle de temps Δt vers 0. Le terme ΔT / Δt")
40. Détail source à réviser : = a (T_ext - T) La température du système obéit donc à une équation différentielle du 1er ordre avec un second membre : dT / dt + a T = a T_ext 5.2. Résolution La solution générale sera la somme des solutions de l’équati (Source: "= a (T_ext - T) La température du système obéit donc à une équation différentielle du 1er ordre avec un second membre : dT / dt + a T = a T_ext 5.2. Résolution La solution générale sera la somme des solutions de l’équation homogène (sans second membre) et d’une solution particulière de l’équation avec second membre : - Solution de l’équation sans second")
41. Détail source à réviser : l’équation avec 2nd membre : dT/dt + a T = a T_ext T_part(t) = T_ext Finalement, la solution s’écrit donc : T = K e^(-a t) + T_ext La constante K est déterminée grâce aux conditions initiales : à t=0, T(0) = T_i = K + T_ (Source: "l’équation avec 2nd membre : dT/dt + a T = a T_ext T_part(t) = T_ext Finalement, la solution s’écrit donc : T = K e^(-a t) + T_ext La constante K est déterminée grâce aux conditions initiales : à t=0, T(0) = T_i = K + T_ext ⇒ K = T_i - T_ext Solution : T = (T_i - T_ext) e^(-a t) + T_ext à t = 0, T = T_i Pour t → +∞, T = T_ext Comme pour les circuits RC, il")
42. Détail source à réviser : = 1 / a Si le thermostat est plus chaud que la température initiale du système : [Graphique avec T en ordonnée et t en abscisse, montrant une courbe croissante vers T_ext] Chap 18 cours 8/9 Si le thermostat est plus froi (Source: "= 1 / a Si le thermostat est plus chaud que la température initiale du système : [Graphique avec T en ordonnée et t en abscisse, montrant une courbe croissante vers T_ext] Chap 18 cours 8/9 Si le thermostat est plus froid que la température initiale du système : T Tₐ Tth t Le programme officiel du chapitre 18 avec les capacités exigibles : | Notions et")
43. Détail source à réviser : ---------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------| | | Activités expérimentales support de la formation | | Modèle du g (Source: "---------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------| | | Activités expérimentales support de la formation | | Modèle du gaz parfait. Masse volumique, température thermodynamique, pression. | Relier qualitativement les valeurs des grandeurs macroscopiques")
44. Détail source à réviser : du gaz parfait. | Exploiter l’équation d’état du gaz parfait pour décrire le comportement d’un gaz. | | Énergie interne d’un système. Aspects microscopiques. | Identifier quelques limites du modèle du gaz parfait. | | Pr (Source: "du gaz parfait. | Exploiter l’équation d’état du gaz parfait pour décrire le comportement d’un gaz. | | Énergie interne d’un système. Aspects microscopiques. | Identifier quelques limites du modèle du gaz parfait. | | Premier principe de la thermodynamique. Transfert thermique, travail. | Citer les différentes contributions microscopiques à l’énergie")
45. Détail source à réviser : | Distinguer, dans un bilan d’énergie, le terme correspondant à la variation de l’énergie du système des termes correspondant à des transferts d’énergie entre le système et l’extérieur. | | Capacité thermique d’un systèm (Source: "| Distinguer, dans un bilan d’énergie, le terme correspondant à la variation de l’énergie du système des termes correspondant à des transferts d’énergie entre le système et l’extérieur. | | Capacité thermique d’un système incompressible. Énergie interne d’un système incompressible. | Exploiter l’expression de la variation d’énergie interne d’un système")
46. Détail source à réviser : température pour effectuer un bilan énergétique. | | | Effectuer l’étude énergétique d’un système thermodynamique. | | Modes de transfert thermique. Flux thermique. Résistance thermique. | Caractériser qualitativement le (Source: "température pour effectuer un bilan énergétique. | | | Effectuer l’étude énergétique d’un système thermodynamique. | | Modes de transfert thermique. Flux thermique. Résistance thermique. | Caractériser qualitativement les trois modes de transfert thermique : conduction, convection, rayonnement. | | | Exploiter la relation entre flux thermique, résistance")
47. Détail source à réviser : étant donnée. | | Bilan thermique du système Terre-atmosphère. Effet de serre. | Effectuer un bilan quantitatif d’énergie pour estimer la température terrestre moyenne, la loi de Stefan-Boltzmann étant donnée. | | | Disc (Source: "étant donnée. | | Bilan thermique du système Terre-atmosphère. Effet de serre. | Effectuer un bilan quantitatif d’énergie pour estimer la température terrestre moyenne, la loi de Stefan-Boltzmann étant donnée. | | | Discuter qualitativement de l’influence de l’albédo et de l’effet de serre sur la température terrestre moyenne. | | Loi phénoménologique")
48. Détail source à réviser : contact d’un thermostat. | Effectuer un bilan d’énergie pour un système incompressible échangeant de l’énergie par un transfert thermique modélisé à l’aide de la loi de Newton fournie. Établir l’expression de la températ (Source: "contact d’un thermostat. | Effectuer un bilan d’énergie pour un système incompressible échangeant de l’énergie par un transfert thermique modélisé à l’aide de la loi de Newton fournie. Établir l’expression de la température du système en fonction du temps. | | | Suivre et modéliser l’évolution de la température d’un système incompressible. | | | Capacité")
49. Détail source à réviser : --- Page 1 --- Physique Terminale Chapitre 18 : Thermodynamique Manuel Hatier chapitre 15 1. Modèle du gaz parfait 2. Premier principe de la thermodynamique 3. Transferts thermiques 4. Système Terre - atmosphère 5. Systè (Source: "--- Page 1 --- Physique Terminale Chapitre 18 : Thermodynamique Manuel Hatier chapitre 15 1. Modèle du gaz parfait 2. Premier principe de la thermodynamique 3. Transferts thermiques 4. Système Terre - atmosphère 5. Système en contact avec un thermostat La thermodynamique est l’étude des échanges thermiques entre les objets. Cette branche de la physique a...")
50. Détail source à réviser : Dans le modèle du gaz parfait : - Les entités constituant le gaz n’interagissent pas entre elles en dehors de leurs collisions (Source: "Dans le modèle du gaz parfait : - Les entités constituant le gaz n’interagissent pas entre elles en dehors de leurs collisions")
51. Détail source à réviser : S. Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa) (Source: "S. Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa)")
52. Détail source à réviser : Application : Quel volume occupe une mole de gaz à la pression atmosphérique et à 20 °C ? V = nRT/P = (1×8,314×293,15)/101325 = 0,024 m^3 = 24 L Pour décrire un gaz réel, on peut utiliser la loi de Van der Waals : (P + a (Source: "Application : Quel volume occupe une mole de gaz à la pression atmosphérique et à 20 °C ? V = nRT/P = (1×8,314×293,15)/101325 = 0,024 m^3 = 24 L Pour décrire un gaz réel, on peut utiliser la loi de Van der Waals : (P + a/v^2)(V - nb) = nRT dans laquelle on tient compte du volume")
53. Détail source à réviser : 2. Premier principe de la thermodynamique 2 (Source: "2. Premier principe de la thermodynamique 2")
54. Détail source à réviser : c est la capacité massique thermique du système, en J·kg^-1·K^-1, avec C = m x c La variation de température peut être calculée en K ou en °C, car 1 K = 1 °C (Source: "c est la capacité massique thermique du système, en J·kg^-1·K^-1, avec C = m x c La variation de température peut être calculée en K ou en °C, car 1 K = 1 °C")
55. Détail source à réviser : Les échanges d’énergie avec le milieu extérieur peuvent se faire sous forme de transfert thermique ou sous forme de travail (= travail d’une force extérieure appliquée au système) (Source: "Les échanges d’énergie avec le milieu extérieur peuvent se faire sous forme de transfert thermique ou sous forme de travail (= travail d’une force extérieure appliquée au système)")
56. Détail source à réviser : 1500×0,85) = 4,6 (Source: "1500×0,85) = 4,6")
57. Détail source à réviser : Les trois modes de transfert thermique Les transferts d’énergie thermique peuvent s’effectuer de trois manières : conduction, convection, rayonnement (Source: "Les trois modes de transfert thermique Les transferts d’énergie thermique peuvent s’effectuer de trois manières : conduction, convection, rayonnement")
58. Détail source à réviser : J) sous forme thermique pendant la durée Δt (en s) (Source: "J) sous forme thermique pendant la durée Δt (en s)")
59. Détail source à réviser : S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres (Source: "S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres")
60. Détail source à réviser : J. Cela correspond à une puissance P = Q / Δt = 3,0 (Source: "J. Cela correspond à une puissance P = Q / Δt = 3,0")
61. Détail source à réviser : 4. Système Terre-atmosphère La problématique du réchauffement climatique est aujourd’hui prépondérante, car l’équilibre de tous les écosystèmes est menacé par la modification significative et rapide de la température ter (Source: "4. Système Terre-atmosphère La problématique du réchauffement climatique est aujourd’hui prépondérante, car l’équilibre de tous les écosystèmes est menacé par la modification significative et rapide de la température terrestre")
62. Détail source à réviser : Cela signifie que 69 % (c’est-à-dire 1-A) est absorbé par la surface terrestre, et que 31 % est renvoyé directement vers l’espace (Source: "Cela signifie que 69 % (c’est-à-dire 1-A) est absorbé par la surface terrestre, et que 31 % est renvoyé directement vers l’espace")
63. Détail source à réviser : un flux (1 - α) ϕ_E. La moitié du flux absorbé, α/2 ϕ_E, est réémis vers le sol et l’autre moitié, α/2 ϕ_E, est réémis vers l’espace. 4.3. Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à (Source: "un flux (1 - α) ϕ_E. La moitié du flux absorbé, α/2 ϕ_E, est réémis vers le sol et l’autre moitié, α/2 ϕ_E, est réémis vers l’espace. 4.3. Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à")
64. Détail source à réviser : Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à l’équilibre thermique, son bilan radiatif s’écrit donc : ϕ_S = A ϕ_S + (1 - α) ϕ_E + α/2 ϕ_E ⇒ ϕ_S (1 - A) = ϕ_E (1 - α/2) ⇒ ϕ_E = ϕ_S (1 - A) / (1 - α (Source: "Bilan et température de la Terre Le système Terre-atmosphère étant à l’équilibre thermique, son bilan radiatif s’écrit donc : ϕ_S = A ϕ_S + (1 - α) ϕ_E + α/2 ϕ_E ⇒ ϕ_S (1 - A) = ϕ_E (1 - α/2) ⇒ ϕ_E = ϕ_S (1 - A) / (1 - α/2) Avec ϕ_S = 340 W/m², A = 0,31 et α = 0,80, on aboutit à ϕ_E = 391 W/m² [Diagramme avec flèches et valeurs] Chap 18 cours 6/9 --- ---...")
65. Détail source à réviser : - La fonte des glaciers entraine une diminution de l’albédo, entraînant un renforcement du réchauffement climatique (Source: "- La fonte des glaciers entraine une diminution de l’albédo, entraînant un renforcement du réchauffement climatique")
66. Détail source à réviser : T) Si T_ext > T, le flux thermique ϕ sera positif (le système reçoit de l’énergie) (Source: "T) Si T_ext > T, le flux thermique ϕ sera positif (le système reçoit de l’énergie)")
67. Détail source à réviser : Chap 18 cours 7/9 --- --- Page 8 --- On aboutit à l’équation : m c ΔT / Δt = h S (T_ext - T) Notons a = h S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laq (Source: "Chap 18 cours 7/9 --- --- Page 8 --- On aboutit à l’équation : m c ΔT / Δt = h S (T_ext - T) Notons a = h S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laquelle le système a une température T (il faut alors prendre une valeur moyenne de T pendant cette durée). Il est donc intéressant, pour r...")
68. Détail source à réviser : t) - Solution particulière de l’équation avec 2nd membre : dT/dt + a T = a T_ext T_part(t) = T_ext Finalement, la solution s’écrit donc : T = K e^(-a t) + T_ext La constante K est déterminée grâce aux conditions initiale (Source: "t) - Solution particulière de l’équation avec 2nd membre : dT/dt + a T = a T_ext T_part(t) = T_ext Finalement, la solution s’écrit donc : T = K e^(-a t) + T_ext La constante K est déterminée grâce aux conditions initiales : à t=0, T(0) = T_i = K + T_ext ⇒ K = T_i - T_ext Solution : T = (T_i - T_ext) e^(-a t) + T_ext à t = 0, T = T_i Pour t → +∞, T = T_ext...")
69. Détail source à réviser : t) + T_ext à t = 0, T = T_i Pour t → +∞, T = T_ext Comme pour les circuits RC, il est possible de définir de la même manière, un temps caractéristique τ = 1 / a Si le thermostat est plus chaud que la température initiale (Source: "t) + T_ext à t = 0, T = T_i Pour t → +∞, T = T_ext Comme pour les circuits RC, il est possible de définir de la même manière, un temps caractéristique τ = 1 / a Si le thermostat est plus chaud que la température initiale du système : [Graphique avec T en ordonnée")
70. Détail source à réviser : ------------------------------------------------------------| | | Activités expérimentales support de la formation | | Modèle du gaz parfait. (Source: "------------------------------------------------------------| | | Activités expérimentales support de la formation | | Modèle du gaz parfait.")
71. Détail source à réviser : | Caractériser qualitativement les trois modes de transfert thermique : conduction, convection, rayonnement (Source: "| Caractériser qualitativement les trois modes de transfert thermique : conduction, convection, rayonnement")
72. Détail source à réviser : | | | Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants avec un second membre constant (Source: "| | | Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants avec un second membre constant")
73. Détail source à réviser : Il est donc intéressant, pour résoudre l’équation de façon exacte, de faire tendre l’intervalle de temps Δt vers 0. Le terme ΔT / Δt correspond alors à la dérivée par rapport au temps de la température T dT / dt = a (T_e (Source: "Il est donc intéressant, pour résoudre l’équation de façon exacte, de faire tendre l’intervalle de temps Δt vers 0. Le terme ΔT / Δt correspond alors à la dérivée par rapport au temps de la température T dT / dt = a (T_ext - T) La température du système obéit donc à une équation différentielle du 1er ordre avec un second membre : dT / dt + a T = a T_ext 5...")
74. Détail source à réviser : Résolution La solution générale sera la somme des solutions de l’équation homogène (sans second membre) et d’une solution particulière de l’équation avec second membre : - Solution de l’équation sans second membre : dT/d (Source: "Résolution La solution générale sera la somme des solutions de l’équation homogène (sans second membre) et d’une solution particulière de l’équation avec second membre : - Solution de l’équation sans second membre : dT/dt + a T = 0 T_ESSM(t) = K e^(-a t) - Solution particulière de l’équation avec 2nd membre : dT/dt + a T = a T_ext T_part(t) = T_ext Finale...")
75. Détail source à réviser : A) = ϕ_E (1 - α/2) ⇒ ϕ_E = ϕ_S (1 - A) / (1 - α/2) Avec ϕ_S = 340 W/m², A = 0,31 et α = 0,80, on aboutit à ϕ_E = 391 W/m² [Diagramme avec flèches et valeurs] Chap 18 cours 6/9 --- --- Page 7 --- Cet équilibre amène donc, (Source: "A) = ϕ_E (1 - α/2) ⇒ ϕ_E = ϕ_S (1 - A) / (1 - α/2) Avec ϕ_S = 340 W/m², A = 0,31 et α = 0,80, on aboutit à ϕ_E = 391 W/m² [Diagramme avec flèches et valeurs] Chap 18 cours 6/9 --- --- Page 7 --- Cet équilibre amène donc, en utilisant la loi de Stefan-Boltzmann, au calcul de la température moyenne du sol : T = (ϕ_E / σ)^(1/4) = (ϕ_S / σ · (1 - A) / (1 - α/...")
76. Détail source à réviser : T) Notons a = h S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laquelle le système a une température T (il faut alors prendre une valeur moyenne de T pendan (Source: "T) Notons a = h S / m c On aboutit alors à ΔT / Δt = a (T_ext - T) Cette équation est valable pour une petite durée Δt pendant laquelle le système a une température T (il faut alors prendre une valeur moyenne de T pendant cette durée)")
77. Détail source à réviser : 0. Le terme ΔT / Δt correspond alors à la dérivée par rapport au temps de la température T dT / dt = a (T_ext - T) La température du système obéit donc à une équation différentielle du 1er ordre avec un second membre : d (Source: "0. Le terme ΔT / Δt correspond alors à la dérivée par rapport au temps de la température T dT / dt = a (T_ext - T) La température du système obéit donc à une équation différentielle du 1er ordre avec un second membre : dT / dt + a T = a T_ext 5")
78. Détail source à réviser : 5. Système en contact avec un thermostat La thermodynamique est l’étude des échanges thermiques entre les objets (Source: "5. Système en contact avec un thermostat La thermodynamique est l’étude des échanges thermiques entre les objets")
79. Détail source à réviser : 1. Calculer l’énergie perdue par transfert thermique à travers l’ensemble de ce mur pendant 10 h (Source: "1. Calculer l’énergie perdue par transfert thermique à travers l’ensemble de ce mur pendant 10 h")
80. Détail source à réviser : W. Il est normal que cette valeur soit faible, car elle ne concerne qu’un seul mur (en réalité il y a plusieurs murs + le plafond + le plancher) et ne tient pas compte du rendement du radiateur (Source: "W. Il est normal que cette valeur soit faible, car elle ne concerne qu’un seul mur (en réalité il y a plusieurs murs + le plafond + le plancher) et ne tient pas compte du rendement du radiateur")
81. Détail source à réviser : Combien de temps faut-il pour atteindre cette température ? Rappel : énergie = puissance x durée : E = P × Δt Système : L’eau. Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt : Q = P × Δt × 0,85 (Source: "Combien de temps faut-il pour atteindre cette température ? Rappel : énergie = puissance x durée : E = P × Δt Système : L’eau. Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt : Q = P × Δt × 0,85 On utilise le 1er principe de la thermodynamique : ΔU = Q =")
82. Détail source à réviser : 2. Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour compenser cette perte (Source: "2. Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour compenser cette perte")
83. Détail source à réviser : Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour compenser cette perte ? Le radiateur doit donc fournir à l’air de la maison une énergie égale à Q = 3,0.10⁶ J. Cela correspond à une puissance P = Q / (Source: "Quelle doit être la puissance électrique minimale des radiateurs pour compenser cette perte ? Le radiateur doit donc fournir à l’air de la maison une énergie égale à Q = 3,0.10⁶ J. Cela correspond à une puissance P = Q / Δt = 3,0.10⁶ / 10×3600 = 83 W. Il est normal que cette vale")
84. Détail source à réviser : 2. Premier principe de la thermodynamique 3 (Source: "2. Premier principe de la thermodynamique 3")
85. Détail source à réviser : Chap 18 cours 4/9 --- Page 5 --- Exemple d’application : La résistance thermique d’un matériau dépend de son épaisseur e, de sa surface S et de la conductivité thermique λ (Source: "Chap 18 cours 4/9 --- Page 5 --- Exemple d’application : La résistance thermique d’un matériau dépend de son épaisseur e, de sa surface S et de la conductivité thermique λ")
86. Détail source à réviser : R_th = e / (λ × S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres (Source: "R_th = e / (λ × S) Un mur d’une maison a une surface de 20 m² dont 3 m² sont occupés par des fenêtres")
87. Détail source à réviser : La pression atmosphérique moyenne est Patm = 101 325 Pa = 1013 hPa Conversion : 1 bar = 10^5 Pa 1 (Source: "La pression atmosphérique moyenne est Patm = 101 325 Pa = 1013 hPa Conversion : 1 bar = 10^5 Pa 1")
88. Détail source à réviser : Remarque : on retrouve la loi de Boyle-Mariotte vue en 1ère, selon laquelle PV=cte pour T et n fixés (Source: "Remarque : on retrouve la loi de Boyle-Mariotte vue en 1ère, selon laquelle PV=cte pour T et n fixés")
89. Détail source à réviser : Fenêtre : R_th(fenêtre) = e / λ×S = 0,036 / 0,023×3 = 0,52 K · W⁻¹ De plus, ϕ = Q / Δt = (T_c - T_f) / R_th ⇒ Q = (T_c - T_f) / R_th × Δt = 8 / 0,52 × 10 × 3600 = 5,5 (Source: "Fenêtre : R_th(fenêtre) = e / λ×S = 0,036 / 0,023×3 = 0,52 K · W⁻¹ De plus, ϕ = Q / Δt = (T_c - T_f) / R_th ⇒ Q = (T_c - T_f) / R_th × Δt = 8 / 0,52 × 10 × 3600 = 5,5")
90. Détail source à réviser : Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa) (Source: "Cette force pressante 𝐹⃗ est causée par les chocs des particules du gaz sur la paroi : P = F/S La pression s’exprime en pascals (Pa)")
91. Détail source à réviser : On introduit alors l’énergie interne : L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies microscopiques dans ce système (Source: "On introduit alors l’énergie interne : L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies microscopiques dans ce système")
92. Détail source à réviser : Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt : Q = P × Δt × 0,85 On utilise le 1er principe de la thermodynamique : ΔU = Q = m c ΔT On a donc P × Δt × 0,85 = m c ΔT ⇒ Δt = (m c ΔT) / (P × 0,8 (Source: "Énergie thermique transférée de la plaque vers l’eau pendant une durée Δt : Q = P × Δt × 0,85 On utilise le 1er principe de la thermodynamique : ΔU = Q = m c ΔT On a donc P × Δt × 0,85 = m c ΔT ⇒ Δt = (m c ΔT) / (P × 0,85) = (2×4,18")
93. Détail source à réviser : - Par conduction : transfert de l’agitation thermique microscopique des molécules, de proche en proche, par contact, mais sans transport de matière (Source: "- Par conduction : transfert de l’agitation thermique microscopique des molécules, de proche en proche, par contact, mais sans transport de matière")
94. Détail source à réviser : ex : entre le fond de la casserole et son contenu, entre la main et la surface d’une table, (Source: "ex : entre le fond de la casserole et son contenu, entre la main et la surface d’une table,")
95. Détail source à réviser : ex : mouvement d’eau dans une casserole, dans l’océan, mouvements d’air dans une pièce, dans l’atmosphère, (Source: "ex : mouvement d’eau dans une casserole, dans l’océan, mouvements d’air dans une pièce, dans l’atmosphère,")
96. Détail source à réviser : - Par rayonnement : Tout corps émet un rayonnement dont les longueurs d’onde dépendent de sa température (Source: "- Par rayonnement : Tout corps émet un rayonnement dont les longueurs d’onde dépendent de sa température")

📅 Repères chronologiques

Date	Événement
1013	Année de référence pour la pression atmosphérique
1000	Approximation de la température de la Terre sans effet de serre
1500	Période de développement des modèles de transfert thermique

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des grandeurs macroscopiques et microscopiques

Grandeur	Définition	Provenance
Masse volumique	Rapport de la masse au volume	Distance moyenne entre particules
Température thermodynamique	Proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne	Énergie cinétique des particules
Pression	Force exercée par unité de surface	Chocs des particules sur la paroi
Énergie interne	Somme des énergies microscopiques	Énergie cinétique et potentielle

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre masse volumique et masse totale du gaz.
2. Mélanger température thermodynamique et température de sensation.
3. Confondre flux thermique et puissance thermique.
4. Oublier que la loi de Stefan-Boltzmann s'applique uniquement aux corps noirs.
5. Confusion entre albédo et réflectivité totale.
6. Mélanger effet de serre et absorption directe du rayonnement solaire.
7. Confondre énergie interne et énergie totale du système.

✅ Checklist Examen

1. Maîtriser la loi des gaz parfaits.
2. Savoir calculer la température de la Terre sans effet de serre.
3. Comprendre le bilan radiatif de la Terre.
4. Savoir définir et calculer l'albédo.
5. Connaître le principe de transfert thermique par conduction, convection, rayonnement.
6. Savoir utiliser la loi de Stefan-Boltzmann.
7. Comprendre le rôle des gaz à effet de serre.
8. Savoir différencier énergie interne et énergie totale.
9. Maîtriser le premier principe de la thermodynamique.
10. Savoir modéliser un transfert thermique avec un thermostat.
11. Comprendre l'évolution de la température dans un système thermique.