L (en J·kg⁻¹) est la chaleur latente de changement d'état (ou énergie massique de changement d'état) : c'est l'énergie thermique absorbée ou libérée lors du changement d'état d'1 kg de corps pur.
Relation
Signe
Interprétation
Lsolidification = − Lfusion
< 0
Libère de l'énergie (exothermique)
Lliquéfaction = − Lvaporisation
< 0
Libère de l'énergie (exothermique)
Lcondensation = − Lsublimation
< 0
Libère de l'énergie (exothermique)
Q = m × LQ en J · m en kg · L en J·kg⁻¹
⚠ Transfert thermique Q
Q est la chaleur ou transfert thermique : énergie échangée avec le milieu extérieur lors du changement d'état d'un corps pur de masse m.
03
Diagramme des changements d'état
↑ Sublimation (direct solide → gaz)
Solide
compact · ordonné
Fusion →
⇌
← Solidification
Liquide
compact · désordonné
Vaporisation →
⇌
← Liquéfaction
Gaz
dispersé · désordonné
↓ Condensation (direct gaz → solide)
Gauche → Droite (fusion, vaporisation…)
Température augmente, pression diminue
Système absorbe l'énergie
Milieu extérieur se refroidit
Transformation endothermique · L > 0
Droite → Gauche (solidification, liquéfaction…)
Température diminue, pression augmente
Système libère l'énergie
Milieu extérieur se réchauffe
Transformation exothermique · L < 0
ENDOTHERMIQUE : Q = m × L > 0 · absorbeEXOTHERMIQUE : Q = m × L < 0 · libère
04
Grandeurs macroscopiques d'un gaz
À l'échelle macroscopique, l'état d'un gaz est décrit par trois grandeurs interdépendantes : la pression P, la température θ et la masse volumique ρ.
Grandeur
Définition / formule
Signification microscopique
Évolution microscopique
Température θ (K)
T = θ + 273,15 (θ en °C)
Mesure de l'agitation microscopique des particules → liée à Ec
Plus l'agitation ↑, plus la vitesse et la T ↑
Pression P (Pa)
P = F / S
Chocs des particules sur les parois
Plus les chocs sont fréquents → P ↑
Masse volumique ρ (kg·m⁻³)
ρ = m / V
Masse des particules dans un volume (état de dispersion)
ρliquide > ρgaz (entités plus proches)
Zéro absolu : Quand l'agitation microscopique est nulle → T = 0 K = −273,15 °C. Aucune matière ne peut avoir une température inférieure au zéro absolu.
05
Modèle du gaz parfait
Hypothèses du modèle
Molécules assimilées à des points matériels (volume négligeable)
Interactions à distance négligées (P << 1 MPa)
Limites du modèle
Adapté aux gaz à faible pression dont les entités n'interagissent pas.
Non adapté si pression et masse volumique trop importantes (interactions Van der Waals, liaisons hydrogène…)
P × V = n × R × T
P en Pa · V en m³ · n en mol · T en K
R = 8,314 Pa·m³·mol⁻¹·K⁻¹ (constante des gaz parfaits)
⚠ Loi de Mariotte (à T constante)
Si le volume augmente → la pression diminue (P×V = constante). Si le volume diminue → la pression augmente.
#
Question QCM
Bonne réponse
1
À T constante, volume plus grand ?
Sa pression diminue
2
Le modèle du gaz parfait :
Assimile chaque molécule à un point matériel
3
Un gaz est parfait si ses entités sont :
Sans interaction entre elles
06
Corps noir & Flux thermique
Un corps noir est un objet idéal qui absorbe parfaitement toute l'énergie électromagnétique (toutes longueurs d'onde) qu'il reçoit. Cette absorption provoque l'émission d'un rayonnement thermique dit rayonnement du corps noir.
Loi de Wien
Le produit λmax × T = constante.
Quand la température du corps noir augmente, la longueur d'onde d'émission maximale diminue (le pic se décale vers les courtes longueurs d'onde → ultraviolet).
φ = P / S
Flux thermique φ en W·m⁻² · P (puissance) en W · S (surface) en m²
Constante solaire : F ≈ 1 368 W·m⁻²
Disque plat immobile
Surface interceptrice = π r²
Sphère en rotation
Surface totale = 4 π r²
💡 À retenir
Le flux thermique représente la quantité de chaleur traversant une surface par unité de temps. Il s'exprime en W·m⁻² (watt par mètre carré).