Energie: ses différentes formes, sa conservation
Quantité de chaleur, chaleur massique, capacité calorifique
Si un récipient contenant de l'eau est approché du feu, la température de l'eau s'élève. On considère que la cause de cette élévation de température est l'absorption par l'eau d'une certaine quantité de chaleur.
La quantité de chaleur Q absorbée par un corps qui s'échauffe de Ø°1C à Ø°2C est proportionnelle à la masse m de ce corps et à l'élévation de température Ø2-Ø1. On a donc:
Q = C.m(Ø2 - Ø1) = M(Ø2 - Ø1)
- C: chaleur massique
- m: masse du corps
- M: capacité calorifique
- Q en cal si:
- Ø2 - Ø1 en °C
- m en Kg
- C en Cal/(Kg.°C)
- Q en J si:
- Ø2 - Ø1 en °C
- m en Kg
- C en J/(Kg.°C)
La notion de l'énergie: la conservation de l'énergie
On dit qu'un cops ou un système de corps possède de l'énergie s'il peut fournir un travail. Il existe plusieurs formes d'énergie:
- L'énergie mécanique:
C'est l'une des plus importantes formes d'énergie. Il existe diverses formes d'énergie mécanique:- L'énergie potentielle de pesanteur due à l'attraction que la terre exerce sur le corps.
- L'énergie potentielle élastique dû à la déformation d'un ressort.
- L'énergie cinétique: C'est une énergie dû à la vitesse d'un corps. On montre que cette énergie est proportionnelle à la masse du corps et au carré de la vitesse.
- L'énergie calorifique ou thermique.
- L'énergie chimique : qui se libère au cours des réactions chimiques.
- L'énergie rayonnante : qui se traduit sous forme de rayon lumineux.
- L'énergie nucléaire : fournie au cours des réactions nucléaires, au cours desquels les noyaux atomiques se transforment.
- L'énergie électrique : fournie par un générateur dont les effets ont été étudiés précédemment.
L'énergie ne peut ni se perdre ni se créer, seuls sont possible les transformations d'une forme d'énergie en d'autres formes d'énergie et toujours en quantité équivalente.
Les transformations de l'énergie dans une portion de circuit parcourue par un courant
A la fermeture du circuit après un temps très court le régime permanant s'établit. Il y'a production de 3 types d'énergie dans la portion de circuit AB:
- La production de l'énergie calorifique. Le filament de la lampe, l'électrolyseur et le moteur donc les températures sont supérieures à celles du milieu aux corps qui l'entourent. Le passage du courant de ces appareils s'accompagne donc d'une production de l'énergie calorifique.
- La production de l'énergie chimique: le passage du courant dans l'électrolyseur entraîne la décomposition de l'eau en oxygène et en hydrogène
H2O → ½O2 + H2
Il y'a donc production de l'énergie chimique. - La production de l'énergie mécanique: lorsque le moteur tourne, il fournit de l'énergie mécanique qui permet d'effectuer un travail.
Ces 3 formes d'énergie produites entre la portion AB du circuit ne peuvent provenir d'une autre forme d'énergie liée au passage du courant électrique dans le circuit. Cette énergie est appelée énergie électrique.
Conformément au principe de la conservation de l'énergie, l'énergie électrique ainsi consommée dans la portion de circuit AB en un temps donné est égale à la somme des énergies calorifiques, chimiques et mécaniques.
Wélec = Wcal + Wchim + Wméca
EC= ½.m.V2
- V: vitesse du corps
- m: masse du corps
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