QCM : Transferts thermiques et bilan énergétique (12 questions)

Explication

Un échange reçu par le système est compté positivement, tandis qu’un échange cédé est compté négativement. Le signe dépend donc du sens de chaque transfert, et non du type d’énergie échangée.

Explication

Le travail est un transfert d’énergie mesurable en joules à l’aide d’appareils macroscopiques, par exemple lors d’un travail électrique ou des forces de pression. Un transfert associé à une différence de température relève plutôt de la chaleur.

Explication

Sans échange thermique, $Q = 0\,\text{J}$, et le premier principe se réduit à $\Delta U = W$. La relation $\Delta U = Q$ concerne le cas où le travail est nul, et non celui où la chaleur est nulle.

Explication

En l’absence de force appliquée, le travail est nul et le premier principe donne $\Delta U = Q$. La relation $\Delta U = W$ s’applique plutôt lorsque le transfert thermique est nul.

Explication

Un système isolé n’échange ni énergie ni matière avec l’extérieur et ne subit pas de forces extérieures ; ses transferts thermiques, son travail et sa variation d’énergie interne sont donc nuls. L’absence d’un seul type de transfert, comme la chaleur, ne suffit pas à définir un système isolé.

Explication

Pour un système incompressible, la variation d’énergie interne est le produit de la capacité thermique et de la variation de température, soit $\Delta U = C\,\Delta T = m\,c\,\Delta T$. Diviser par la variation de température ne correspond pas à cette relation.

Explication

Pour un système incompressible, une diminution de température entraîne une variation d’énergie interne négative. Le refroidissement ne rend donc pas nécessairement la variation nulle : son signe suit celui de $\Delta T$.

Explication

Le modèle du gaz parfait considère les entités comme ponctuelles et néglige leurs interactions. Un modèle tenant compte de leur taille ou de leurs interactions s’écarte de ces hypothèses.

Explication

La loi des gaz parfaits est $PV = nRT$, ce qui donne $P = \frac{nRT}{V}$ lorsque l’on isole la pression. L’expression $\frac{nRV}{T}$ place le volume au numérateur et la température au dénominateur, contrairement à cette loi.

Explication

L’énergie totale rassemble les contributions cinétique, potentielle de pesanteur et interne sous la forme $E_{tot} = E_c + E_{pp} + U$. L’expression qui omet $E_{pp}$ ne tient pas compte de toutes les contributions indiquées.

Explication

L’énergie interne regroupe les énergies microscopiques des constituants, dont leur agitation thermique et leurs interactions électromagnétiques. Le déplacement global et l’énergie potentielle de pesanteur relèvent plutôt des contributions macroscopiques à l’énergie totale.

Explication

Pour un système fermé, le premier principe s’écrit $\Delta U = Q + W$, où les transferts thermique et mécanique contribuent à la variation d’énergie interne. La relation $Q-W$ ne correspond pas à la convention donnée pour le travail échangé avec l’extérieur.