1. Chaleur
1.1. • La chaleur est la forme que prend l’énergie thermique lorsqu’elle se déplace d’une substance vers une autre.
1.1.1. • La chaleur se déplace toujours d’un endroit ayant une température plus élevée à un autre ayant une température plus basse.
2. Rendement énergétique
2.1. Le rendement énergétique représente le rapport entre la quantité d'énergie utile et la quantité d'énergie consommé, en pourcentage, d’une machine ou d’un système.
2.2. Formule permettent de calculer le rendement énergétique : (Quantité d’énergie utile (J) / Quantité d’énergie consommée (J)) x100
2.2.1. Ex : Dans une ampoule à incandescence, seulement 5% de l'énergie électrique est transformée en énergie lumineuse. En effet, 95% de l`énergie utilisée est tranformée en chaleur! Son taux de rendement est alors de 5%. Le taux de rendement d`une ampoule fluorescente est de 20%. 80% de l'énergie électrique est changée en énergie thermique et 20% de l'énergie électrique est convertie en énergie lumineuse. La plupart du temps, la quantité d`énergie utile est inférieur à la quantité d`énergie gaspillée (non utile).
3. Température
3.1. Le degré d’agitation des molécules ou des atomes qui composent une substance défini sa température.
3.1.1. • Si les particules bougent rapidement, la température est élevée.
3.1.1.1. • Plus la température est élevée, plus la substance possède de l’énergie thermique.
3.1.2. • Si les particules bougent lentement, la température est base.
4. Loi de la conservation de l'énergie
4.1. • Loi de la conservation de l’énergie : L’énergie ne peut pas être créée, ni détruite, elle peut seulement être transformée d’une forme à une autre.
4.1.1. ➢ Ex : Les systèmes de récupération d’énergie dans les voitures hybrides récupèrent de l’énergie thermique accumulée par le frottement des freins sur les roues. Cette énergie thermique est ensuite transformée en énergie électrique qui peut être utilisée pour faire fonctionner le moteur électrique ou pour alimenter ses accessoires. Dans ce cas, la loi de la conservation de l'énergie est clairement représenté par la transformation de l'énergie cinétique en énegie thermique et ensuite en énergie électrique.
4.2. • L’énergie existe sous plusieurs formes dans l’Univers.
4.2.1. ➢ Ex : Rayonnante, thermique, chimique, électrique etc…
4.3. • L’énergie peut être transformée en une autre forme d’énergie.
4.4. • L’énergie peut être transférée d’un endroit à un autre.
4.4.1. ➢ Ex : Les panneaux solaires d’une maison fonctionnant sur l’énergie solaire captent cette énergie et la transforme en électricité. Celle-ci est ensuite transférée aux différentes appareils électroniques présents dans la maison.
5. Système isolé
5.1. • La succession de transformations et de transferts d’énergie se produit, selon la loi de la conservation d’énergie, sans aucune perte d’énergie. Par contre, cela ne peut que se produire si le système est isolé.
5.1.1. • Définition d’un système isolé : Un système qui n’échange pas de matière ou d’énergie avec son environnement.
5.1.1.1. • Il n’existe pas de véritable système isolé, le seul étant l’Univers dans son entièreté.
5.1.1.1.1. • La loi de la conservation de l’énergie peut quand-même être utilisée pour étudier des transformations et des transferts d’énergie dans des systèmes qui ne sont pas parfaitement isolés.
6. L'énergie mécanique
6.1. • Définition de l’énergie cinétique : L’énergie que possède un système en raison de son mouvement.
6.1.1. • Définition de l’énergie potentielle : L’énergie liée à une interaction qui a le potentiel de se transformer en énergie cinétique.
6.1.1.1. • Définition de l’énergie mécanique : La quantité totale d’énergie potentielle et cinétique présent dans un système.
6.2. La relation que possède l’énergie mécanique, cinétique et potentielle peut être représentée par une formule: Em = Ep+Ek Em : énergie mécanique (J) Ep: énergie potentielle (J) Ek: énergie cinétique (J)
6.2.1. • Si l’énergie potentielle diminue, l’énergie cinétique augmente (et vice-versa), donc la quantité d’énergie mécanique reste la même. On observe que l’énergie ne disparaît pas, mais se transforme.
6.2.1.1. ➢ Ex : George est assis dans une montagne russe à La Ronde. Rendu au point le plus haut du manège, l’énergie potentielle de George est très grande. Dès que le manège se remet en mouvement cette énergie potentielle se transforme de plus en plus en énergie cinétique. L’énergie mécanique est la somme de ces deux formes d’énergie (elle ne varie jamais, car seule l’énergie potentielle et cinétique varient selon le placement de George sur la montagne russe).
7. La relation entre l’énergie thermique, la capacité thermique massique et la variation de température
7.1. La nature d'une substance affecte la quantité d'énergie thermique qu'elle peut emmagasinée.
7.1.1. Par exemple, si on a deux quantités égales de d'huile et d'eau qui sont chauffés aux mêmes conditions : la température de l'huile augmentera plus que la température de l'eau.
7.1.1.1. La quantité d'énergie thermique nécessaire à transférer à un gramme de substance, pour augmenter sa température d'un degré Celsius, s'appelle la capacité thermique massique d'une substance. C'est une propriété caractéristique.
7.1.1.1.1. Afin de savoir la variation d’énergie thermique d’une substance (Q) on utilise cette équation : Q = mc∆T m = Masse de la substance (g) c = Capacité thermique (J/g℃) ∆T= Variation de la température (℃) (∆T=Tfin-Tin)
8. Énergie Thermique
8.1. • Une substance possède ou ne possède pas de l’énergie thermique selon deux facteurs : 1) la quantité de particules présentes dans la substance 2) le degré d’agitation des particules
8.1.1. Exemple 1 : Il y a deux tasses de thé sur le comptoir. Les deux sont à la même température (75 degrés Celsius), mais la première tasse contient deux fois plus de thé que la deuxième. La première tasse de thé a plus d'énergie thermique.
8.1.2. Exemple 2 : Il y a deux autres tasses de thé sur la table à manger. Les deux contiennent la même quantité de thé (100 mL). Par contre, le thé dans la première tasse est à une température de 60 degrés Celsius et le thé dans la deuxième tasse est à une température de 80 degrés Celsius. La deuxième tasse de thé a plus d'énergie thermique.
8.1.2.1. • Comme de nombreuses phénomènes en science, l’énergie thermique cherche l’équilibre dans son environnement.
8.1.2.1.1. • Si deux substances, ayant de différentes quantités d’énergie thermique, entrent en contact. Il y aura un transfert d’énergie thermique. • La substance ayant plus d’énergie thermique perdra de l’énergie et l’autre y gagnera jusqu’à ce que les deux soient à la même température.