Concepts clés:
* Système fermé: Un système où peu importe peut entrer ou partir, mais l'énergie peut être échangée avec son environnement.
* énergie: La capacité de travailler. Il existe sous diverses formes (par exemple, cinétique, potentiel, chaleur, lumière).
* Conservation: L'énergie ne peut pas être créée ou détruite, seulement transformée d'une forme à une autre.
comment l'énergie est conservée:
1. Transformation d'énergie: Dans un système fermé, l'énergie change constamment de formulaires. Par exemple:
* Énergie mécanique: Une balle roulant sur une colline convertit son énergie potentielle (en raison de sa hauteur) en énergie cinétique (en raison de son mouvement).
* Énergie thermique: Le frottement génère de la chaleur lorsque deux surfaces se frottent l'une contre l'autre, convertissant l'énergie cinétique en énergie thermique.
* Énergie chimique: La brûlure de carburant libère l'énergie chimique sous forme de chaleur et de lumière.
2. Énergie interne: L'énergie totale dans un système fermé est appelée son énergie interne. C'est la somme de toutes les différentes formes d'énergie présentes.
* La première loi de la thermodynamique indique que le changement dans l'énergie interne d'un système (ΔU) est égal à la chaleur ajoutée au système (Q) moins le travail effectué par le système (W): ΔU =Q - W
* Si le travail est effectué * sur * le système, W est négatif, augmentant l'énergie interne.
* Si le travail est effectué * par * le système, W est positif, diminuant l'énergie interne.
3. Aucune perte d'énergie: Alors que l'énergie se transforme, la quantité totale d'énergie dans le système fermé reste toujours constante. Cela signifie que l'énergie perdue d'une forme doit être gagnée par une autre forme.
Exemple:
Imaginez un récipient scellé avec une balle rebondissante. La balle possède une énergie cinétique (mouvement) et une énergie potentielle (position par rapport au fond du conteneur).
* Alors que la balle rebondit, elle perd l'énergie cinétique à mesure qu'elle monte (la convertir en énergie potentielle).
* Lorsqu'il atteint le sommet, son énergie potentielle est maximale et l'énergie cinétique est nulle.
* À mesure qu'il tombe, l'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique.
* Lorsqu'il touche le fond, une certaine énergie est perdue sous forme de chaleur due à la friction. Cette chaleur est absorbée par le récipient et l'air dans le système fermé.
Dans l'ensemble, même avec des transformations et des pertes d'énergie dues à la friction, l'énergie totale (énergie interne) dans le récipient scellé reste constante.
Remarques importantes:
* Dans les scénarios du monde réel, les systèmes parfaitement fermés sont difficiles à réaliser. Une certaine énergie peut s'échapper sous forme de son ou de rayonnement.
* La conservation de l'énergie est un principe fondamental qui s'applique à tous les processus physiques. Il a de vastes implications dans divers domaines, notamment l'ingénierie, la chimie et l'astrophysique.
