Travail et énergie interne 1BAC

Fiche de cours

L’énergie cinétique et l’énergie potentielle ne sont pas les seules formes d’énergie d’un système Nous allons voir d’autres effets que peut avoir le travail d’une force sur un système et ainsi on va pouvoir définir une autre énergie appelée interne.

Effet du travail reçu par quelques matières

Augmentation de la température

Les forces de frottements d’un frein augmentent la température, ce qui traduit une agitation microscopique (donc une augmentation de l’énergie cinétique microscopique).

Alors en fournissant l’énergie par travail à un système on peut élever sa température.

C’est le cas d’un homme glissant sur la neige. Le contact entre la luge et la neige (forces de frottement) entrainent la fusion ce dernier à cause de l’augmentation de la température.
On voit encore Ce phénomène lors de l’utilisation d’une meuleuse, à travers la projection d’étincelles à cause des forces de frottement.

Changement d’état physique

On utilise le premier exemple déjà cité pour expliquer cette partie.

Puisque lors de la fusion de la neige, son état change (de solide vers liquide) alors il y a une modification des interactions microscopiques

Alors en fournissant l’énergie par travail à un système on peut changer son état.

Schéma des changements d’état :

Déformation élastique

En tendant un arc, il se déforme, alors il y aura une modification des interactions internes entre les particules qui constituent cet arc. Cette déformation de l’arc entraine une mise en réserve d’énergie qui pourra être cédée à la flèche.

Augmentation de la pression d’un gaz

Compression d’un gaz

En comprimant un gaz, son énergie interne augmente alors la pression augmente aussi.

Expérience	Résultats
Suppression des connexions sanguines entre l'hypophyse et l'hypothalamus	Chute des taux sanguins de FSH de LH et de testostérone
stimulation électrique des neurones de l'hypothalamus	Elévation des taux de FSH, LH et testostérone
Injection du GnRH à un animal hypothalamectomisé	Rétablissement des taux de FSH, LH et Testostérone

Travail de la force pressante

انتباه

Si une force n’est pas appliquée en un point mais répartie sur une surface, on dit que la force est une force pressante. Et la pression $P$ est le rapport de l’intensité de la force pressante $F$ sur la surface de contact $S$ .

$\mathrm{P}=\frac{\mathrm{F}}{\mathrm{S}}$

$P$ : la pression en Pa

$S$ : la surface de contact en m²

$F$ : la force pressante en $N$

ما يجب معرفته

L’effet produit par la force pressante est d’autant plus petit que l’aire de la surface est grande.

On effectue une force de compression sur le piston, on remarque que le volume de l’air diminue en augmentant la force.

On calcule le travail de la force pressante.

On a alors

$W_{i \rightarrow\mathrm{f} (\overrightarrow{\mathrm{F}})= \mathrm{F} . \Delta \mathrm{x}}$

Avec :

$\Delta x=x_{i}-x_{f}$ Comme $\mathrm{P}=\frac{\mathrm{F}}{\mathrm{S}}$

alors

$\mathrm{F}=\mathrm{P} \times \mathrm{S}$

A l’équilibre, on a :

$F=P_{f} \times S$

D’où :

$W_{i \rightarrow \mathrm{f}}(F)=P_{f} \times S\left(x_{i}-x_{f}\right)=P_{f} \times\left(V_{i}-V_{f}\right)=P_{f} \times \Delta \mathrm{V}$

Conclusion

Dans tous les exemples précédents, on a vu que l’énergie reçue par le corps sous forme de travail à modifier les interactions microscopiques entre les particules, alors on peut définir une énergie cinétique à l’échelle microscopique due à l’agitation des particules et une énergie potentielle d’interaction due aux positions des particules en interaction.

Energie interne

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