Thème 3 : L’énergie et ses transferts / CHAP3 L'énergie thermique

Les transferts thermiques Lorsque 2 corps à des températures différentes sont mis en contact, ils échangent de l’énergie : on parle de transfert thermique, le corps le plus froid recevant de l’énergie du corps le plus chaud Transfert thermique et variation de température La capacité thermique massique (ou capacité calorifique massique, ou chaleur massique) d’un composé donne la quantité d'énergie à apporter à ce corps pour élever d'un degré la température de son unité de masse.

la capacité thermique massique de l’eau est Ex : la capacité thermique massique de l’eau est Ceau = 4,18 J.g-1°C-1 → Cela signifie que : Pour élever de 1°C la température de 1 g d’eau, il faut fournir 4,18 J

L’énergie thermique perdue par le corps A est : ▪ Soient deux corps A et B tels que: - A de masse mA est un corps chaud à la température qiA - B de masse mB est un corps froid à la température qiB  On met en contact A et B   Au bout d’un certain temps, les deux corps auront la même température qf qiA > qf > qiB L’énergie thermique perdue par le corps A est : L’énergie thermique gagnée par le corps B est : Si le transfert thermique est réalisé dans une enceinte isolée (pas de pertes thermiques dans le milieu extérieur), on a la relation : EthA = EthB

Transfert thermique et changement d’état ▪ Le changement d’état d’un corps pur s’accompagne d’un échange d’énergie entre ce corps et son environnement. L’énergie thermique transférée dans un changement d’état d’un corps de masse m est : L : énergie massique de changement d’état (ou chaleur latente de changement d’état) en kJ.kg-1 ou en J.g-1

Il faut fournir 2260 kJ pour vaporiser 1 kg d’eau liquide Ex : → Chaleur latente d’ébullition de l’eau Lébullition = 2260 kJ.kg-1 Il faut fournir 2260 kJ pour vaporiser 1 kg d’eau liquide → Chaleur latente de fusion de la glace Lfusion = 330 J.g-1 Il faut fournir 330 J pour faire fondre 1 g de glace

Les combustions Lors d’une combustion, un combustible (hydrocarbure, alcool...) réagit avec un comburant (dioxygène)  Si le dioxygène est suffisant, il se forme du dioxyde de carbone et la combustion est dite complète

Si le dioxygène est insuffisant, il se forme du monoxyde de carbone ou du carbone et la combustion est dite incomplète ▪ Une réaction de combustion est exothermique : le système chimique en combustion libère de l’énergie sous forme d’énergie thermique

▪ L’essence térébenthine C10H16 résulte d’un mélange d’essence qui est un produit dérivé du pétrole et de résine de conifère. ▪ Lors de sa combustion, il se dégage une importante fumée noire due à une formation de suie, c'est-à-dire de minuscules particules de carbone solide C  Equation de la réaction de combustion incomplète C10H16 + O2  C + H2O 4 10 8

▪ Le butane a pour formule C4H10 ▪ Suivant le réglage de l’arrivée d’air (et donc de la quantité de dioxygène), la combustion est complète ou incomplète  Equation de la réaction de combustion incomplète 5 2 C4H10 + O2  C + H2O 4 5 2 C4H10 + 5 O2  8 C + 10 H2O

Remarques : ▪ Si le dioxygène n’est pas présent en quantité suffisante, il peut se former au cours de la combustion de l’eau H2O et un autre produit, le monoxyde de carbone CO ▪ Le monoxyde de carbone est un gaz extrêmement toxique et dangereux car il est incolore et inodore (intoxications dues à des chauffages défectueux, et des mauvaises aérations…). Dans la mesure du possible, on cherchera donc toujours à obtenir des combustions complètes pour éviter la formation de gaz toxique et de fumées noires. 9 2 C4H10 + O2  CO + H2O 4 5 2 C4H10 + 9 O2  8 CO + 10 H2O

▪ Le butane a pour formule C4H10 ▪ Suivant le réglage de l’arrivée d’air (et donc de la quantité de dioxygène), la combustion est complète ou incomplète  Equation de la réaction de combustion complète 13 2 C4H10 + O2  CO2 + H2O 4 5 2 C4H10 + 13 O2  8 CO2 + 10 H2O