Transferts thermiques et équilibre thermique — Physique-Chimie — 2de Bac Pro (famille TNE)
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026, 09:20
En hiver, un logement est chauffé à 19 °C. Dehors, il fait 6 °C.
1. Dans quel sens l'énergie se transfère-t-elle : de l'intérieur vers l'extérieur, ou l'inverse ? Justifie avec les deux températures. (4 pts)
2. Complète : « L'énergie passe toujours du corps le plus vers le corps le plus . Le transfert s'arrête quand les deux ont la température : on dit qu'ils sont en thermique. » (4 pts)
3. L'énergie échangée sous forme thermique s'exprime dans une unité : laquelle ? Puis convertis : 15 000 J = kJ. (4 pts)
4. Un vendredi soir, le chauffage est coupé. On relève la température du logement et celle de l'extérieur : (5 pts)
| Temps (h) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Température du logement (°C) | 19 | 16 | 14 | 13 | 11 | 10 |
| Température extérieure (°C) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
a) La température du logement augmente / diminue (entoure).
b) Le logement gagne / perd de l'énergie (entoure).
c) Vers quelle température le logement tend-il si le chauffage reste coupé très longtemps ? °C
5. Entoure la phrase correcte : (3 pts)
☐ « Le froid est entré dans le logement. » ☐ « La chaleur est sortie du logement. »
1. De l'intérieur vers l'extérieur : l'intérieur est à 19 °C, l'extérieur à 6 °C. L'énergie passe toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.
2. du plus chaud vers le plus froid ; la même température ; en équilibre thermique.
3. L'unité est le joule (J). 15 000 J = 15 kJ (on divise par 1 000).
4. a) elle diminue (19 → 10 °C) — b) le logement perd de l'énergie — c) il tend vers la température extérieure, 6 °C.
5. « La chaleur est sortie du logement. » Le froid n'est pas une grandeur qui se déplace : ce qui se transfère, c'est de l'énergie.
Un technicien en rénovation énergétique étudie un pavillon. Le chauffage est coupé un vendredi soir à 19 °C ; la température extérieure reste stable à 6 °C tout le week-end. Il relève :
| Temps (h) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Température du logement (°C) | 19 | 16 | 14 | 13 | 11 | 10 |
| Température extérieure (°C) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
1. Dans quel sens l'énergie se transfère-t-elle ? Justifie avec les températures, et indique à quelle condition ce transfert existe. (4 pts)
2. Décris l'évolution de la température du logement : sens de variation, et rythme de cette variation entre le début et la fin du relevé. (4 pts)
3. Au bout de 10 h, l'équilibre thermique est-il atteint ? Justifie à partir du relevé, puis indique vers quelle température le logement tend. (5 pts)
4. Le lundi matin, un radiateur électrique de puissance \(P = 2\,000\text{ W}\) est remis en marche pendant 45 min. (4 pts)
Calcule l'énergie fournie par le radiateur, en joule puis en kilojoule.
5. Un occupant dit : « le froid est entré par les fenêtres ». Corrige cette phrase et explique l'erreur. (3 pts)
1. De l'intérieur vers l'extérieur : le logement est à 19 °C, l'extérieur à 6 °C, et l'énergie va toujours du plus chaud vers le plus froid. Ce transfert n'existe que parce qu'il y a une différence de température entre les deux ; il s'arrêterait si elles devenaient égales.
2. La température du logement est décroissante sur toute la durée (19 → 10 °C). La baisse est rapide au début (−3 °C sur les 2 premières heures) puis de plus en plus lente (−1 °C sur les 2 dernières). C'est cohérent : plus l'écart avec l'extérieur diminue, moins le transfert est important.
3. Non. À 10 h, le logement est à 10 °C et l'extérieur à 6 °C : les deux températures sont encore différentes, et celle du logement continue de baisser. L'équilibre thermique sera atteint lorsque le logement aura atteint 6 °C, la température extérieure.
4. \(t = 45 \times 60 = 2\,700\text{ s}\) ; \(E = 2\,000 \times 2\,700 = \mathbf{5\,400\,000\text{ J}} = \mathbf{5\,400\text{ kJ}}\).
5. Correction : « la chaleur est sortie par les fenêtres ». Le froid n'est pas une grandeur qui se transporte : ce qui passe d'un corps à l'autre, c'est de l'énergie, et toujours du corps le plus chaud vers le plus froid.