QCM N° 14 |
Transferts macroscopiques d’énergie |
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QCM N° 14 : Transferts macroscopiques
d’énergie : Pour chaque
question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s). |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
1 |
L’ordre de grandeur du nombre de molécules dans une mole est : |
10–23 |
1023 |
1 |
B |
2 |
L’énergie interne d’un système macroscopique résulte : |
De contributions microscopiques. |
De contributions microscopiques et macroscopiques. |
De contributions macroscopiques. |
A |
3 |
L’énergie interne d’un système
macroscopique : |
Peut varier suite à des transferts thermiques avec l’extérieur |
Peut varier suite à des travaux échangés avec l’extérieur. |
Peut ne pas
varier. |
ABC |
4 |
Deux échantillons d’un kilogramme de fer solide sont à des températures différentes. |
Le plus froid possède davantage d’énergie que le plus chaud. |
Les deux ont la même énergie interne. |
Le plus chaud possède davantage d’énergie que le plus froid. |
C |
5 |
Les trois modes de transfert thermique entre un système et l’extérieur sont : |
La conductivité, la convection et le rayonnement. |
La conduction, la convection et le rayonnement. |
La conduction, la convection et le travail. |
B |
6 |
Les trois modes de transfert thermique entre un système et l’extérieur : |
Peuvent avoir lieu simultanément. |
Nécessitent tous un support matériel. |
Contribuent à la variation d’énergie interne du système. |
AC |
7 |
Le flux thermique à travers une
paroi plane : |
Est l’énergie transférée à travers la paroi |
Est l’énergie transférée à travers la paroi par unité de temps. |
Correspond à un transfert d’énergie de la source chaude vers la source froide. |
BC |
8 |
Le flux thermique à travers une paroi de résistance thermique Rth
s’exprime par :
|
Plus l’écart de température est grand, plus le flux thermique est
grand. |
Plus l’écart de température est grand, plus le flux thermique est
petit. |
Le flux thermique est deux fois plus grand si T1 est doublée pour un même T2. |
A |
9 |
Au cours du fonctionnement d’un moteur de voiture, le mélange gazeux d’air et d’essence reçoit par transfert thermique 36,1 kJ et cède un travail de 19,4 kJ à l’extérieur. Ces deux transferts d’énergie sont les seuls à prendre en compte.Pour ce mélange gazeux d’air et
d’essence : |
W = –
16,7 kJ |
W = –
19,4 kJ |
Q
= – 36,1 kJ |
B |
10 |
Pour le mélange gazeux d’air et d’essence de la question précédente (question 9) : |
ΔU > 0 |
ΔU < 0 |
ΔU = 0 |
A |
11 |
Lorsque l’agitation des entités microscopiques constituant un système macroscopique augmente, la température T de
ce
système : |
Augmente |
Diminue |
Est constante |
A |
12 |
La variation de l’énergie interne d’un système condensé de capacité thermique C peut s’écrire sous la forme : |
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A |
13 |
Le flux thermique a pour unité : |
Le joule J |
Le watt W |
Le joule. seconde J.s |
B |
14 |
Une paroi constituée d’un matériau de conductivité t hermique λ a une épaisseur e et une section S. Si une différence de température ΔT existe entre les deux extrémités, sa résistance Rth vaut alors : |
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A |
►
La mole :
-
Définition : La mole est la quantité de matière
d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a
d'atomes dans 12 g de carbone 12.
►
La Constante d’Avogadro
NA :
-
Des mesures récentes indiquent qu’il y a :
6,022137
x 1023 atomes de carbone 12 dans
-
NA ≈ 6,02
x 1023 mol–1
►
Énergie interne.
-
À l'échelle microscopique, les particules
constituant le système sont animées de mouvements individuels.
-
Cette agitation augmente avec la température, on
l'appelle l'agitation thermique.
-
On distingue les énergies potentielles
microscopiques chimique, électrique, magnétique et nucléaire.
-
L’énergie interne est la somme des énergies
cinétique et potentielle microscopiques, c’est l'énergie liée à
sa structure interne microscopique, notée U.
►
Variation d’énergie interne :
-
La variation d’énergie interne
ΔU d’un
système est la conséquence d’échanges d’énergie avec l’extérieur
par travail W ou par transfert thermique
Q.
►
Agitation thermique :
-
À l'échelle microscopique, les particules
constituant le système sont animées de mouvements individuels.
-
Cette agitation augmente avec la température, on
l'appelle l'agitation thermique.
-
Plus la température d’un système est élevée, plus
l’agitation thermique des particules qui le constituent est
grande, plus son énergie cinétique microscopique est grande et
plus son énergie interne U est grande.
►
La conduction.
-
L'agitation thermique se transmet de proche en
proche de la région chaude vers la région froide sans transport
de matière.
-
Les particules de la partie chaude communiquent
une partie de l'agitation thermique aux particules voisines et
ainsi de suite.
-
La conduction se produit principalement dans les
solides.
►
La convection.
-
Dans les fluides, le transfert de chaleur se fait
grâce aux courants de convection.
-
Le transfert par convection se fait avec transfert
de matière.
►
Le rayonnement.
- L'énergie transportée sous forme de radiations électromagnétiques est appelée énergie rayonnante.
- Elle est notée WR.
- Elle s'exprime en joule (J).
-
Tout corps chaud émet des radiations
électromagnétiques qui transportent de l'énergie.
-
Le rayonnement ne nécessite pas de milieu
matériel, il s’effectue même dans le vide.
►
Le flux thermique :
-
Le flux thermique a la dimension d’une puissance :
c’est une énergie par unité de temps.
-
Le flux thermique est l’énergie transférée à
travers une paroi par unité de temps.
-
Ce transfert se fait spontanément de la source
chaude vers la source froide.
-
Ce transfert est naturellement irréversible.
►
Variation d’énergie interne :
-
La variation d’énergie interne
ΔU d’un
système est la conséquence d’échanges d’énergie avec l’extérieur
par travail W ou par transfert thermique
Q.
Par
convention :
-
Le travail et le transfert thermique sont comptés
positivement s’ils sont reçus par le système.
-
Le travail et le transfert thermique sont comptés
négativement s’ils sont cédés par le système.
►
Transfert par chaleur produisant une élévation de
température (sans changement d’état) :
-
La variation de l’énergie interne d’un système
condensé de capacité thermique
C dont la température
varie d’une valeur initiale Ti à une valeur
finale Tf, sans changement d’état, est donnée
par la relation suivante :
-
ΔU = C. (Tf
- Ti)
= C.ΔT
►
Résistance thermique
Rth et
conductivité thermique λ d’un matériau.
-
La résistance thermique
Rth
d’une paroi dépend :
-
De la conductivité thermique
λ du
matériau ;
-
De son épaisseur
e ;
-
Et de la surface
S traversée par le flux.
-
Elle est proportionnelle à l’épaisseur
e
et
inversement proportionnelle à la conductivité thermique
λ
et à la surface S.
-
Relation :
|
Épaisseur : e en mètre
(m) |
Surface : S en (m2) |
Conductivité thermique du
matériau : λ en (W . m–1 . K–1) |
Résistance thermique : Rth
en (K . W–1) ou (° C . W–1) |
-
La conductivité thermique
λ caractérise un
matériau.
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