Travail et énergie interne (Sciences Maths) – Exercices
Résumé et Points Clés
Titre : Travail et énergie interne – Résumé des concepts clés
Ce document de Physique-Chimie pour le niveau 1ère Bac SM explore la relation entre le travail mécanique et l’énergie interne d’un système.
I. Effets du travail reçu par un système :
- Augmentation de la température : Le travail des forces de frottement (ex: frein) augmente l’agitation microscopique des particules, donc leur énergie cinétique microscopique et la température.
- Changement d’état physique : Le travail (ex: frottement des skis) peut provoquer un changement d’état (fusion) en modifiant les interactions microscopiques.
- Déformation élastique : Le travail effectué pour déformer un corps élastique (ex: arc) est stocké sous forme d’énergie potentielle microscopique.
- Augmentation de la pression d’un gaz : Le travail d’une force pressante (F = P × S) lors de la compression d’un gaz augmente son énergie stockée. Le travail de cette force est donné par W = P × ΔV.
II. Définition de l’énergie interne (U) :
- L’énergie interne U d’un système est la somme des énergies cinétiques microscopiques et des énergies potentielles d’interaction de toutes ses particules : U = EC mic + EP mic.
- C’est une grandeur inaccessible au calcul direct, mais ses variations sont mesurables.
III. Variation de l’énergie interne :
- Convention pour le travail (W) : W > 0 si le système reçoit de l’énergie ; W < 0 s'il en fournit à l'extérieur.
- Relation fondamentale : Si le système n’échange de l’énergie avec l’extérieur que par travail, alors la variation de son énergie interne est égale à ce travail reçu : ΔU = W.
Conseils pour les examens :
- Maîtriser la définition de la force pressante (P = F/S) et la formule du travail associé (W = P × ΔV).
- Bien appliquer la convention de signe pour le travail (W) dans le calcul de ΔU.
- Comprendre que l’énergie interne est une somme d’énergies microscopiques. Son augmentation se manifeste macroscopiquement par une élévation de température, un changement d’état ou une déformation.
- Pour les exercices sur les gaz, identifier si la transformation est adiabatique (pas d’échange de chaleur) pour appliquer directement ΔU = W.