Bilan énergétique d'un système fermé : conservation et pertes

Seconde générale · Physique-Chimie 2nde

À retenir

Un système fermé est un système qui n'échange aucune matière avec le milieu extérieur, mais qui peut échanger de l'énergie avec l'extérieur sous forme électrique, mécanique ou par transfert thermique. Au cours d'une transformation, la variation de l'énergie du système est égale à l'énergie reçue moins l'énergie cédée : E = E_reçue - E_cédée Dans le cas d'un fonctionnement stationnaire ou sur un cycle fermé (comme pour un moteur, une pompe à chaleur ou un réfrigérateur), l'état du système reste identique, donc E = 0. Le principe de conservation de l'énergie impose alors que l'énergie totale fournie au système soit rigoureusement égale à la somme des énergies qui en sortent : E_fournie = E_utile + E_perdue Dans la plupart des systèmes, les « pertes » sont constituées de transferts thermiques spontanés et inévitables vers l'atmosphère ambiante.

Le cours

Bilan énergétique d'un système fermé : conservation et pertes Un système fermé est un système qui n'échange aucune matière avec le milieu extérieur, mais qui peut échanger de l'énergie avec l'extérieur sous forme électrique, mécanique ou par transfert thermique. Au cours d'une transformation, la variation de l'énergie du système est égale à l'énergie reçue moins l'énergie cédée : E = E_reçue - E_cédée Dans le cas d'un fonctionnement stationnaire ou sur un cycle fermé (comme pour un moteur, une pompe à chaleur ou un réfrigérateur), l'état du système reste identique, donc E = 0. Le principe de conservation de l'énergie impose alors que l'énergie totale fournie au système soit rigoureusement égale à la somme des énergies qui en sortent : E_fournie = E_utile + E_perdue Dans la plupart des systèmes, les « pertes » sont constituées de transferts thermiques spontanés et inévitables vers l'atmosphère ambiante. Astuce et méthode clé Trace toujours un diagramme de transfert d'énergie (boîte système) avec une flèche d'entrée (E_fournie) et deux flèches de sortie : l'énergie utile attendue (E_utile) et les pertes énergétiques (E_pertes). L'entrée est la somme exacte des sorties. Piège classique à éviter Dans un système calorifugé (isolé thermiquement, comme un calorimètre adiabatique), les échanges avec l'extérieur sont nuls : la somme des transferts thermiques internes entre les corps en présence est rigoureusement nulle : Q_i = 0.

Dans ce chapitre