Thème 3 : L énergie et ses transferts / CHAP3

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1 Thème 3 : L énergie et ses transferts / CHAP3

2 Les transferts thermiques Lorsque 2 corps à des températures différentes sont mis en contact, ils échangent de l énergie : on parle de transfert thermique, le corps le plus froid recevant de l énergie du corps le plus chaud Transfert thermique et variation de température La capacité thermique massique (ou capacité calorifique massique, ou chaleur massique) d un composé donne la quantité d'énergie à apporter à ce corps pour élever d'un degré la température de son unité de masse.

3 Ex : la capacité thermique massique de l eau est Ceau = 4,18 J.g-1 C-1 Cela signifie que : Pour élever de 1 C la température de 1 g d eau, il faut fournir 4,18 J

4 Soient deux corps A et B tels que: - A de masse ma est un corps chaud à la température ia - B de masse mb est un corps froid à la température ib On met en contact A et B Au bout d un certain temps, les deux corps auront la même température f ia > f > ib L énergie thermique perdue par le corps A est : Eth A m A C A ( ia f ) L énergie thermique gagnée par le corps B est : EthB mb CB ( f ib ) Si le transfert thermique est réalisé dans une enceinte isolée (pas de pertes thermiques dans le milieu extérieur), on a la relation : EthA = EthB

5 Transfert thermique et changement d état Le changement d état d un corps pur s accompagne d un échange d énergie entre ce corps et son environnement. L énergie thermique transférée dans un changement d état d un corps de masse m est : Eth m L L : énergie massique de changement d état (ou chaleur latente de changement d état) en kj.kg-1 ou en J.g-1

6 Ex : Chaleur latente d ébullition de l eau Lébullition = 2260 kj.kg-1 Il faut fournir 2260 kj pour vaporiser 1 kg d eau liquide Chaleur latente de fusion de la glace Lfusion = 330 J.g-1 Il faut fournir 330 J pour faire fondre 1 g de glace

7 Les combustions Lors d une combustion, un combustible (hydrocarbure, alcool...) réagit avec un comburant (dioxygène) Si le dioxygène est suffisant, il se forme du dioxyde de carbone et la combustion est dite complète

8 Si le dioxygène est insuffisant, il se forme du monoxyde de carbone ou du carbone et la combustion est dite incomplète Une réaction de combustion est exothermique : le système chimique en combustion libère de l énergie sous forme d énergie thermique

9 L essence térébenthine C10H16 résulte d un mélange d essence qui est un produit dérivé du pétrole et de résine de conifère. Lors de sa combustion, il se dégage une importante fumée noire due à une formation de suie, c'est-à-dire de minuscules particules de carbone solide C Equation de la réaction de combustion incomplète C10H O2 10 C + 8 H2O

10 Le butane a pour formule C4H10 Suivant le réglage de l arrivée d air (et donc de la quantité de dioxygène), la combustion est complète ou incomplète Equation de la réaction de combustion incomplète C4H O2 4 C + 5 H2O 2 2 C4H O2 8 C + 10 H2O

11 Remarques : Si le dioxygène n est pas présent en quantité suffisante, il peut se former au cours de la combustion de l eau H2O et un autre produit, le monoxyde de carbone CO Le monoxyde de carbone est un gaz extrêmement toxique et dangereux car il est incolore et inodore (intoxications dues à des chauffages défectueux, et des mauvaises aérations ). Dans la mesure du possible, on cherchera donc toujours à obtenir des combustions complètes pour éviter la formation de gaz toxique et de fumées noires. C4H O2 4 CO + 5 H2O 2 2 C4H O2 8 CO + 10 H2O

12 Le butane a pour formule C4H10 Suivant le réglage de l arrivée d air (et donc de la quantité de dioxygène), la combustion est complète ou incomplète Equation de la réaction de combustion complète C4H O2 4 CO2 + 5 H2O 2 2 C4H O2 8 CO H2O

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