Nombre d'Avogadro
Le nombre d'Avogadro, noté N_A, correspond au nombre d'atomes présents dans 12 grammes de carbone 12.
Il sert de définition à la mole puisqu'une mole contient N_A entités avec :
N_A=6{,}022.10^{23} mol-1
Capacité thermique
La capacité thermique est la quantité d'énergie qu'il faut fournir à un système pour augmenter sa température d'un kelvin. Son unité est le joule par kelvin.
La capacité calorifique C est proportionnelle à la masse m du système. On définit ainsi une capacité thermique massique, notée Cm (en J.kg-1.K-1), telle que :
C=m \cdot C_m
On fait chauffer une masse de 200 grammes d'eau initialement à 20°C jusqu'à une température de 90°C. Sachant que la capacité thermique massique de l'eau vaut 4,18.103 J.kg-1.K-1, la variation d'énergie interne vaut :
\Delta U=m \cdot C_m \cdot \Delta T
\Delta U = 2{,}00.10^{-1} \times 4{,}18.10^3 \times \left(90-20\right)
\Delta U=59.10^3 J
Système et échanges énergétiques lors de son évolution
Transfert thermique
Un transfert thermique est un échange d'énergie thermique irréversible qui a lieu d'une source chaude vers une source froide uniquement.
Transfert thermique
Description des différents transferts thermiques
Flux thermique
Le flux thermique, noté \Phi, est une puissance qui traduit la vitesse du transfert énergétique. Il est défini par la relation suivante :
\Phi=\dfrac{\Delta E_Q}{\Delta t}
Avec :
- \Phi le flux thermique (en watt (W))
- \Delta E_Q la variation d'énergie thermique pendant \Delta t (en J)
- \Delta t la durée du transfert (en s)
Résistance thermique
R_{Th}=\dfrac{\Delta T}{\Phi}
Avec :
- R_{Th} la résistance thermique du matériau (en K.W-1)
- \Delta T la différence de température entre les deux surfaces (en K)
- \Phi le flux thermique à travers la paroi (en W)
Flux à travers une paroi
Bilan énergétique
Faire un bilan d'énergie consiste à répertorier les échanges énergétiques lors de l'évolution d'un système afin que les apports puissent compenser les pertes.
Le bilan d'énergie d'un système doit mener à l'équation suivante :
\Delta E_{totale}=\Delta E_{apports}-\Delta E_{pertes}=0 \Leftrightarrow \Delta E_{apports}=\Delta E_{pertes}
Le système est alors en régime permanent.