Travail et énergie interne (Sciences Maths) – Cours

Résumé et Points Clés

Titre : Travail et énergie interne – Résumé du Cours

Ce cours aborde les concepts de travail, chaleur et énergie interne à travers des exercices appliqués. L’énergie interne (U) d’un système est sa réserve d’énergie microscopique. Sa variation (ΔU) est régie par le premier principe de la thermodynamique : ΔU = W + Q, où W est le travail échangé et Q la chaleur échangée.

Concepts et Définitions Clés :

• Travail (W) : Énergie transférée par des forces macroscopiques (ex : force de pression). W > 0 si reçu par le système.
• Chaleur (Q) : Énergie transférée par différence de température. Q > 0 si reçue par le système.
• Transformation cyclique : Le système revient à son état initial. ΔU = 0, donc W = -Q.
• Machine thermique : Convertit la chaleur en travail. Son rendement est η = W / Q₁, où Q₁ est la chaleur prélevée à la source chaude.

Points Méthodologiques et Conseils pour l’Examen :

• Pour un gaz : le travail des forces de pression se calcule souvent avec W = -P.ΔV (transformation isobare).
• Dans un cycle, ΔU = 0. Le travail net est W = -(Q₁ + Q₂). Attention aux signes : Q₁ > 0 (entrant), Q₂ < 0 (sortant).
• La puissance d’une machine est P = W / Δt, où W est le travail par cycle et Δt la durée d’un cycle.
• Pour un ressort, l’énergie interne élastique est U = (1/2)k(Δl)². Sa variation peut être convertie en énergie cinétique (principe de conservation).
• Identifier clairement le système (gaz, fluide, ressort+palets) et les échanges (W, Q) avec l’extérieur est crucial pour appliquer correctement le premier principe.