QCM N° 14 sur les Transferts macroscopiques d'énergie. cours. terminale S 2012

QCM N° 14

Transferts

macroscopiques

d’énergie

QCM N° 14 : Transferts macroscopiques d’énergie : AIDE Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).
	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 R_th 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 :				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 R_th vaut alors :				A

Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

AIDE

► 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 N_A :

- Des mesures récentes indiquent qu’il y a : 6,022137 x 10²³ atomes de carbone 12 dans 12,00 g de carbone 12. On arrondit cette valeur. On écrit :

- N_A ≈ 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 W_R.

- 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 T_i à une valeur finale T_f, sans changement d’état, est donnée par la relation suivante :

- ΔU = C. (T_f - T_i) = C.ΔT

► Résistance thermique R_th et conductivité thermique λ d’un matériau.

- La résistance thermique R_th 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 : R_th en (K . W^–1) ou (° C . W^–1)

- La conductivité thermique λ caractérise un matériau.