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Comment l'énergie se transfère-t-elle d'un corps chaud à un corps froid ? Pourquoi ne peut-on pas tout récupérer ? La physique de terminale aborde l'énergie sous l'angle de la thermodynamique : transferts thermiques, conservation et efficacité.
Le cours
L'énergie peut être transférée sous forme de chaleur (transfert thermique) d'un corps chaud vers un corps froid. Ce transfert se fait toujours spontanément du plus chaud vers le plus froid, jusqu'à l'équilibre des températures.
La chaleur va du chaud vers le froid.
Un café chaud se refroidit en cédant de la chaleur à l'air plus froid.
La chaleur se transfère par trois modes : la conduction (de proche en proche dans un solide), la convection (par les mouvements d'un fluide), et le rayonnement (par ondes, sans contact, comme la chaleur du Soleil). Souvent, plusieurs modes coexistent.
Conduction, convection, rayonnement : trois façons de transférer la chaleur.
Le Soleil nous chauffe par rayonnement ; une casserole par conduction.
Le premier principe de la thermodynamique est un principe de conservation : l'énergie totale se conserve. L'énergie reçue par un système (sous forme de travail ou de chaleur) modifie son énergie interne. Rien ne se crée, rien ne se perd.
L'énergie se conserve toujours.
L'énergie reçue par un système se retrouve dans son énergie interne (rien ne disparaît).
Lors des conversions d'énergie, une partie est toujours dégradée, généralement en chaleur peu utilisable. C'est pourquoi aucune machine n'a un rendement de 100 %. Améliorer l'efficacité énergétique et l'isolation (limiter les pertes) est un enjeu majeur.
Une partie de l'énergie est toujours « perdue » en chaleur.
Une bonne isolation thermique limite les pertes de chaleur d'un bâtiment.
Ce qu'il faut absolument retenir
Vérifie ta compréhension
Exercice 1Dans quel sens se fait spontanément un transfert thermique ?
Un transfert thermique se fait spontanément du corps chaud vers le corps froid, jusqu'à l'équilibre.
Exercice 2Comment la chaleur du Soleil nous parvient-elle ?
La chaleur du Soleil nous parvient par rayonnement (par ondes, sans contact, à travers le vide).
Exercice 3Que dit le premier principe de la thermodynamique ?
Le premier principe est un principe de conservation : l'énergie totale se conserve.
Exercice 4Aucune machine n'a un rendement de 100 %, car une partie de l'énergie est toujours dégradée en chaleur.
Vrai : lors des conversions, une partie de l'énergie est toujours dégradée (chaleur peu utilisable).
Exercice 5Cite les trois modes de transfert de la chaleur et donne un exemple de l'un d'eux.
La conduction (de proche en proche dans un solide, par exemple une cuillère qui chauffe dans une casserole), la convection (par les mouvements d'un fluide, par exemple l'air chaud qui monte), et le rayonnement (par ondes, sans contact, par exemple la chaleur du Soleil). Toute réponse correcte convient.