LEÇON · 2BAC
Transfert thermique et variation de température
Objectifs d’apprentissage
Décrire les trois modes courants de transfert thermique.
Utiliser la relation entre énergie thermique, masse, capacité thermique et variation de température dans un modèle simple.
Introduction
Un échange thermique peut modifier la température d'un corps ou provoquer un changement d'état selon les conditions.
Cours
La conduction transmet de l'énergie thermique au sein d'un matériau sans transport macroscopique global de matière ; la convection implique le mouvement d'un fluide ; le rayonnement peut transférer de l'énergie sans milieu matériel. Pour un corps sans changement d'état et avec capacité thermique massique c supposée constante, la variation d'énergie thermique s'écrit Q=mcΔT. Le signe dépend de la convention retenue pour l'énergie reçue ou cédée. Dans un système isolé simplifié, les échanges entre corps doivent respecter la conservation de l'énergie.
Exemples guidés
- Chauffer 0,2 kg d'eau de 20 °C à 30 °C avec c≈4180 J·kg⁻¹·K⁻¹ demande idéalement Q≈0,2×4180×10=8360 J.
Exercices d’application
- Calculer l'énergie nécessaire pour chauffer 0,5 kg d'une substance de capacité thermique massique 900 J·kg⁻¹·K⁻¹ de 20 °C à 25 °C.
Correction
Q=mcΔT=0,5×900×5=2250 J, en négligeant les pertes et tout changement d'état.
À retenir
Préciser le système étudié, convertir les unités si nécessaire et annoncer les hypothèses sur les pertes thermiques.
Référence pédagogique
Leçon pédagogique originale ; vérifier la correspondance finale avec les attendus du programme officiel et le cours de l'enseignant.
Consulter la référence