SOMMAIRE. 1. Les différentes sources de chaleur. 2. Les modes de transfert de la chaleur. 3. Quantité de chaleur. 4. Mélange

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1 TFS : DT Page 1 sur 17 SOMMAIRE 1. Les différentes sources de chaleur 2. Les modes de transfert de la chaleur 3. Quantité de chaleur 4. Mélange

2 TFS : DT Page 2 sur Les différentes sources de chaleur : Observation : De 2 corps à des températures différentes, le corps le plus chaud est source de chaleur pour le corps le plus froid. La quantité de chaleur perdue par le corps chaud est strictement égale à la quantité de chaleur gagnée par le corps qu il a réchauffé. échange thermique échange thermique échange thermique échange thermique

3 TFS : DT Page 3 sur 17 Différentes sources de chaleur : Combustibles Le passage du courant dans une résistance électrique Certains phénomènes physiques Les chocs Les frottements Certaines réactions chimiques Le soleil La réaction nucléaire

4 TFS : DT Page 4 sur 17 Combustibles : Le bois, le charbon, le pétrole et ses dérivés, le gaz naturel (composé essentiellement de méthane), sont brûlés pour produire de la chaleur.

5 TFS : DT Page 5 sur 17 Le passage du courant dans une résistance électrique dégage de la chaleur, il s agit de l effet Joule. L énergie calorifique dissipée est : à la valeur de la résistance au carré de l intensité au temps pendant lequel le courant circule.

6 TFS : DT Page 6 sur 17 Certains phénomènes physiques : Par exemple : La dissolution de pastilles de soude dans l eau dégage de la chaleur. C est un phénomène exothermique. Par contre, l évaporation de l éther sur la peau se fait en capturant de la chaleur au corps, d où la sensation de froid. C est un phénomène endothermique.

7 TFS : DT Page 7 sur 17 Les chocs : Lors des chocs (marteau du forgeron sur la pièce d acier,..), une partie de l énergie cinétique se transforme en énergie calorifique au contact entre les 2 pièces. Les frottements : Quand on met en friction 2 pièces métalliques, une partie de l énergie cinétique se transforme en énergie calorifique. Par exemple, c est le cas des disques de frein d automobiles qui sont portés au rouge lors d un freinage, au cours d un rallye.

8 TFS : DT Page 8 sur 17 Certaines réactions chimiques dégagent de la chaleur, il s agit de réactions exothermiques. Par exemple, les randonneurs en montagne s équipent de dispositif leur permettent de réchauffer de la nourriture : Aliment à réchauffer Chaux vive Capsule d eau Quand on perce la capsule d eau, l eau se répand dans la chaux vive et réagit avec elle. La chaux vive se transforme en chaux éteinte, en libérant de la chaleur.

9 TFS : DT Page 9 sur 17 Le soleil est une source de chaleur : La température du noyau solaire est de 15 millions de degrés Kelvin. La surface du soleil est à une température de K. Par rayonnement, le soleil réchauffe la surface de la Terre. La chaleur «reçue» du soleil peut être exploitée (Four solaire, chauffage solaire de maison individuelle,.)

10 TFS : DT Page 10 sur 17 Réaction nucléaire : La matière est constituée d atomes. Un atome, c est un noyau autour duquel gravitent les électrons. Le noyau de l atome est formé de protons et de neutrons. Leur cohésion est assurée par l énergie de liaison. En projetant un neutron sur le noyau, on le fait éclater en deux. C est la fission. Les 2 noyaux obtenus ont une énergie de liaison supérieure à celle du noyau initial. Avec l atome d uranium, chaque fission s accompagne d un dégagement de chaleur. Dans une centrale nucléaire, on entretient la fission et ainsi, on produit un dégagement permanent d énergie.

11 TFS : DT Page 11 sur Les différents modes de transfert de la chaleur : La chaleur peut se propager selon 3 modes : - Conduction - Convection - Rayonnement

12 TFS : DT Page 12 sur 17 La chaleur se propage d un point à un autre à l intérieur d un corps. Le support est un solide. La flamme réchauffe d abord l extrémité de la tige de métal, puis la partie réchauffée transmet la chaleur à la zone voisine, et ainsi de suite, jusqu à ce que la tige soit entièrement réchauffée.

13 TFS : DT Page 13 sur 17 La chaleur se propage dans l air. le support est un gaz. L air réchauffé par la flamme de la bougie monte. La chaleur ainsi propagée suffit à enflammer le soufre de l allumette.

14 TFS : DT Page 14 sur 17 La chaleur se propage sans aucun support. Le soleil est l exemple le plus «présent» de la propagation de la chaleur par rayonnement. Les lampes infrarouges sont un autre exemple de transfert de chaleur par rayonnement (chauffage domestique, couveuse, tunnel de peinture,.)

15 TFS : DT Page 15 sur Quantité de chaleur : Pour élever la température d un corps de Θ 1 à Θ 2, il faut apporter à ce corps une quantité de chaleur, notée Q : - proportionnelle à cet écart de température (Θ 2 Θ 1 ), - - proportionnelle à la masse de l objet (m), proportionnelle à la chaleur massique du corps*, constante notée C, qui caractérise la capacité de la matière à s échauffer. Q = m C (Θ 2 Θ 1 ) * : La chaleur massique d un corps est égale à la quantité de chaleur qu il faut fournir à 1 kg de ce corps pour élever sa température de 1 C (ou 1 K) sans modification de son état physique.

16 TFS : DT Page 16 sur 17 Unités : Q = m C (Θ 2 Θ 1 ) Q s exprime en joules, notée J. (la quantité de chaleur est une grandeur de même nature que le travail ) Le kilojoule, noté kj est une unité souvent utilisée. m s exprime en kg. Θ s exprime en C C s exprime donc en J / kg. C Autre unité : La calorie La calorie, notée cal, est la quantité de chaleur qu il faut fournir à 1 gramme d eau pour élever sa température de 1 degré Celsius. 1 cal = 4,18 J.

17 TFS : DT Page 17 sur Mélange : Reprenons le principe évoqué dans le 1 paragraphe : De 2 corps à des températures différentes, le corps le plus chaud est source de chaleur pour le corps le plus froid. La quantité de chaleur perdue par le corps chaud est strictement égale à la quantité de chaleur gagnée par le corps qu il a réchauffé, Quand on mélange plusieurs volumes de liquides à des températures différentes, après stabilisation, le liquide obtenu a une température qui dépend de chacune des températures des liquides, et de chacune des quantités. Il s agit d une moyenne pondérée, c est-à-dire d une moyenne des températures affectées de coefficients, respectivement égaux aux volumes mélangés. Par exemple, si nous mélangeons 2 litres d eau à 40 C avec 3 litres d eau à 60 C, 5 litres d eau 2 x x Soit 5 litres d eau à 52 C.