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01  Transferts thermiques
C’est un chapitre d’introduction à l’une des principales branches de la physique appelée thermodynamique qui étudie notamment l’évolution de la température d’un corps ou d’un mélange.
C’est la branche de la physique qui a permis, par exemple, l’invention des moteurs à essence et d’appareils comme les radiateurs, réfrigérateurs ou climatiseurs.
On va y explorer pour commencer les concepts très intuitifs de chaleur et température dont la nature profonde est restée très longtemps mystérieuse, même pour les plus grands savants.
On y présentera ensuite des notions indispensables pour étudier l’évolution de la température d’un système : -
- U l’énergie interne
- Q transfert thermique ou chaleur
- W travail
- c capacité thermique massique
- L chaleur latente de changement d’état

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Température et transferts thermiques sans changement d’état

On s’interroge d’abord sur la signification de mots que l’on utilise tous les jours : chaleur, température. Puis on étudie des situations où un corps ou un mélange change de température, mais sans changer d’état. Pour l’instant les liquides restent des liquides, les solides des solides…


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01 Température et chaleur

Qu’est ce que la chaleur ?
Peut-on différencier température et chaleur ?
Comment ?
Et puis, qu’est ce que la température ?
Qu’est ce qui différencie véritablement un corps chaud d’un corps froid ?
Des énigmes sur lesquelles ont planché et calé les plus grands savants de tous les continents jusqu’au XVIIIème siècle et dont les derniers voiles de mystère, comme on va le voir, seront levés par un biologiste qui cherchait… l’origine de la vie !?


02 Transferts thermiques et énergie

Un chevalier veut réchauffer l’eau du bain de sa belle en y trempant… son épée chauffée à blanc ! Est-ce une bonne idée ?
Va-t-il réellement réussir à faire s’élever la température du bain de sa belle ou va-t-il mettre sa santé en danger ?
Une expérience qui sera pour nous l’occasion de présenter les concepts de transfert thermique (Q), capacité thermique massique ( c ) et énergie interne (U). Et bien sûr, comme toujours, nous expliquerons tout de suite comment les utiliser en pratique !


03 Transfert thermique : Exercice 1

On veut se préparer des pâtes. Pour cela on met une casserole d’eau sur le feu.
On calcule sa température au bout de trois minutes et le temps nécessaire à son ébullition.
L’occasion de résoudre un problème de thermodynamique en utilisant l’énergie interne, mais aussi de revoir une formule incontournable issue d’un autre chapitre : la formule reliant énergie et puissance.
Un incontournable…


04 Transfert thermique

L’eau de votre bain commence à se refroidir. Vous y rajoutez un peu d’eau bien chaude. Quelle est la température du mélange ? Un autre grand classique. Tout aussi incontournable que l’exercice précédent.
A noter qu’on le résout avec deux méthodes :
- intuitivement, en raisonnant sur les quantités de chaleurs échangées.
- en passant par l’énergie interne.
Si tu as des difficultés à isoler une variable ou retourner des formules, je te conseille de regarder cette vidéo de méthode.

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Transfert thermique avec changement d’état

On étend notre étude à des situations où l’un des corps du problème change d’état : fond ou s’évapore. On introduit le concept de chaleur latente de changement d’état.


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01 Changement d’état et chaleur latente

Pourquoi on a souvent plus froid en sortant de l’eau que quand on s’y baignait ?
Pourquoi votre glacière devient inutile si la glace qu’elle contenait y a fondu ?
Des questions auxquelles on va répondre en étudiant les changements d’état de la matière, et en particulier les chaleurs latentes de changement d’état de l’eau.


02 Transferts thermiques et changement d’état : Exercice 1

On fait fondre des glaçons dans un thermos contenant 2 L d’eau et on cherche la température finale du mélange. Un classique.
Si tu as des difficultés à isoler une variable ou retourner des formules, je te conseille de regarder href="https://www.leprofduweb.com/terminale/s/mathematiques/etude_de_fonctions_:_methode_et_astuces_pour_reussir/isoler-une-variable-cours-video-bac" de méthode.


03 Transferts thermiques et changement d’état : Exercice 2

Retour à la forge. Cette fois notre chevalier tente de refroidir une énorme hache dans un seau d’eau.
On cherche la quantité d’eau qui restera dans le seau à la fin de l’opération. Une autre occasion d’utiliser les concepts de capacité thermique massique et de chaleur latente de changement d’état.
Si tu as des difficultés à isoler une variable ou retourner des formules, je te conseille de regarder href="https://www.leprofduweb.com/terminale/s/mathematiques/etude_de_fonctions_:_methode_et_astuces_pour_reussir/isoler-une-variable-cours-video-bac" de méthode.

03
Le bilan

L’essentiel de ce qu’il faut savoir et savoir faire dans ce chapitre


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