Menu

Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

Exemples de la première loi de la thermodynamique

Exemples de la première loi de la thermodynamique

La première loi de la thermodynamique stipule que: "L'énergie totale d'un système isolé n'est ni créée ni détruite, elle reste constante".

Bien que la définition semble très technique et difficile à comprendre, il existe de nombreux exemples quotidiens qui appliquent ce principe thermodynamique.

Nous utiliserons trois exemples:

  • Un garçon qui lance une balle en l'air.

  • Machines à vapeur.

  • Énergie solaire.

La chaleur, l'énergie et le travail, selon le système international d'unités, sont mesurés en Joules.

Conservation de l'énergie dans un ballon jeté dans l'air

Deux types d'énergie sont impliqués dans cet exemple: cinétique et potentiel.

  1. Un garçon lance une balle en l'air.

  2. Au moment où le ballon quitte vos mains, il a de la vitesse, donc il a de l' énergie cinétique. Il n'a pas encore pris de hauteur, il n'a donc pas d'énergie potentielle.

  3. En grimpant, il perd de la vitesse et prend de la hauteur. Il perd de l' énergie cinétique et gagne de l'énergie potentielle.

  4. Lorsqu'il atteint le point le plus élevé, il n'a que de l'énergie potentielle.

  5. Enfin, elle redescend et les énergies sont à nouveau inversées.

Machines à vapeur

Le développement de la machine à vapeur a entraîné le début du développement de la première des lois de la thermodynamique.

C'est la première fois qu'une transformation thermodynamique se produit pour convertir l' énergie thermique en énergie mécanique. Son fonctionnement est basé sur la variation du rapport pression-volume.

Exemples de la première loi de la thermodynamiqueAnalysons comment l'énergie est transformée en locomotive à vapeur. Nous considérons la locomotive comme un système thermodynamique.

  1. Initialement, toute l' énergie interne du système est l'énergie interne du carburant. Charbon.

  2. Quand la combustion change d'énergie, elle se transforme en énergie thermique.

  3. Toute cette quantité de chaleur est utilisée pour générer de la vapeur et alimenter les pistons du moteur. À ce moment, il est converti en énergie mécanique.

  4. Lorsque le moteur se déplace, la locomotive se déplace. Obtenez une vitesse. Nous avons maintenant de l'énergie cinétique.

Dans notre exemple, la locomotive n'est pas un système isolé. Il y a donc échange de chaleur avec l'extérieur. Dans une locomotive à vapeur, il y a de nombreuses pertes, par exemple:

  • La fumée de la combustion et la vapeur chaude qui s'échappe.

  • La friction entre les différents mécanismes génère un travail négatif.

  • Friction avec les pistes.

  • Friction avec l'air.

  • La chaleur de la chaudière qui est transmise à l'air.

Conservation de l'énergie dans l'énergie solaire

L' énergie solaire est un exemple de ce principe. Il est appliqué aussi bien en photovoltaïque qu'en solaire thermique.

Les atomes des particules qui composent le Soleil contiennent de l'énergie. Énergie interne. Ces atomes subissent constamment une réaction nucléaire. La fusion nucléaire convertit cette énergie chimique en rayonnement.

Le rayonnement solaire qui atteint la Terre est capté par des panneaux solaires.

Les panneaux solaires transforment cette énergie en énergie électrique ( énergie photovoltaïque) ou en énergie thermique (énergie thermique).

Alors pourquoi les performances d'un panneau solaire ne sont-elles pas à 100%?

Toute l' énergie solaire qui atteint le panneau solaire est transformée. Mais tout n'est pas transformé en le même type d'énergie. Une partie du rayonnement reçu par un module photovoltaïque est convertie en électricité.

Cependant, une autre partie est convertie en chaleur, chauffant le panneau; ou il rebondit dans l'atmosphère.

Références

Auteur :

Date de publication : 4 juin 2020
Dernier examen : 4 juin 2020