🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Relier température et agitation microscopique ; convertir Celsius ↔ kelvin
Calculer une variation d'énergie interne \(Q=mc\Delta T\) et une énergie de changement d'état \(Q=mL\)
Prévoir le sens d'un transfert thermique ; connaître conduction, convection, rayonnement

Fiche résumé — Énergie interne et transferts thermiques

Chapitre 4 | Première STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Température

Traduit l'agitation microscopique des particules : plus elles s'agitent, plus \(T\) est élevée.

Astuce : la température ne dépend pas de la quantité de matière.

2. Échelles de température

Celsius (°C) et kelvin (K, unité SI). Zéro absolu = 0 K = −273,15 °C.

\(T(\text{K})=\theta(\text{°C})+273{,}15\)

3. Énergie interne \(U\)

Énergie microscopique (en J) = énergie cinétique (agitation) + énergie potentielle d'interaction (liaisons).

Elle augmente si on chauffe, diminue si on refroidit.

4. Capacité thermique massique

\(c\) = énergie pour chauffer 1 kg de 1 K, en J·kg⁻¹·K⁻¹.

\(Q=m\,c\,\Delta T\)

\(\Delta T=\theta_f-\theta_i\). \(Q\gt0\) : reçoit ; \(Q\lt0\) : cède.

5. Changement d'état

À température constante (palier). Énergie massique \(L\) en J·kg⁻¹ :

\(Q=m\,L\)

Eau : \(L_f\approx3{,}34\times10^{5}\), \(L_v\approx2{,}26\times10^{6}\) J·kg⁻¹.

Piège : pendant un palier, on utilise \(Q=mL\), pas \(mc\Delta T\).

6. Sens du transfert

Un transfert thermique va spontanément du chaud vers le froid, jamais l'inverse.

Il s'arrête à l'équilibre thermique : même température finale.

7. Les trois modes de transfert

Conduction : dans un solide, de proche en proche, sans déplacement de matière (ex. : manche de casserole).
Convection : dans un fluide en mouvement, chaud qui monte / froid qui descend (ex. : air d'un radiateur).
Rayonnement : par ondes, même dans le vide, sans support (ex. : Soleil, feu à distance).

Exemple type

Chauffer \(m=2{,}0\) kg d'eau de 15 °C à 60 °C (\(c=4185\)) :
\(\Delta T=45\) K → \(Q=2{,}0\times4185\times45\approx3{,}8\times10^{5}\ \text{J}\approx377\ \text{kJ}\) (reçue).
Faire fondre \(m=0{,}20\) kg de glace à 0 °C : \(Q=mL_f=0{,}20\times3{,}34\times10^{5}\approx67\ \text{kJ}\).