Énergie interne d'un système et température
Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique
À retenir
• L'énergie interne U (en J) regroupe les énergies microscopiques du système. • La température T (en K ou ^C) est la mesure macroscopique de l'énergie cinétique microscopique (agitation). • Sans changement de phase, U croît avec la température. • L'énergie totale E_totale = E_mécanique + U.
Le cours
1. Définition de l'énergie interne L'énergie interne U d'un système correspond à la somme des énergies cinétiques microscopiques (liées à l'agitation thermique) et des énergies potentielles d'interaction entre ses constituants microscopiques (atomes, molécules). Elle s'exprime en joules (J). Pour un système de masse constante sans changement d'état ni réaction chimique, l'énergie interne est directement liée à sa température : si la température augmente, l'énergie interne augmente. 2. Deux échelles d'énergie L'énergie mécanique E_m = E_c + E_p décrit le mouvement d'ensemble du système (sa vitesse, son altitude). L'énergie interne U décrit le mouvement désordonné de ses particules. L'énergie totale du système est E = E_m + U. On ne mesure pas U elle-même : on calcule ses variations U = U_final - U_initial. 3. De quoi dépend U ? Pour un solide ou un liquide sans changement d'état, U est proportionnelle à la masse m et à l'écart de température T : chauffer 2\ kg d'eau de 10^C demande deux fois plus d'énergie que chauffer 1\ kg du même écart. U varie aussi lors d'un changement d'état (à température constante) ou d'une réaction chimique. 4. Attention Deux systèmes à la même température n'ont pas la même énergie interne s'ils n'ont pas la même masse : la température renseigne sur l'agitation de chaque particule, pas sur l'énergie totale stockée.
Dans ce chapitre
- Chaleur et température, changements d'état de classe de 4e
- Masse volumique et volume d'un corps de classe de 4e
- Mouvement de la matière : conduction et convection de classe de Seconde
- Énergie interne d'un système et température
- Premier principe et variation d'énergie interne
- Chaleur massique et capacité thermique massique
- Conduction thermique et flux de conduction
- Convection thermique et échanges par fluide
- Rayonnement thermique et échanges radiatifs
- Résistance thermique d'un matériau et isolation
- Coefficient de conductivité thermique d'un matériau
- Bilan thermique d'une pièce et d'un échangeur
- Diagramme d'échangeur de chaleur et circuits caloporteurs
- Bilan : Synthèse et méthode sur Énergie interne, transferts thermiques et résistance thermique