Terminale : l’énergie thermique

Bonjour à tous,

au programme du jour, un nouveau module qui s’intitule l’énergie thermique.

Commençons par la petite motivation – pourquoi se préoccuper de l’énergie thermique ?


Eh bien, pour commencer, il faut savoir que tout système macroscopique, c’est-à-dire tout système dont les dimensions sont à notre échelle, est constitué d’un très grand nombre de particules microscopiques, en fait plusieurs milliards de milliards de particules microscopiques. Ce système échange de l’énergie sous différentes formes avec le monde extérieur. La thermodynamique est la discipline qui s’occupe de modéliser ces transferts d’énergie et de prévoir l’évolution de l’énergie de ces systèmes macroscopiques. Elle permet d’expliquer les transferts d’énergie à l’aide de modèles microscopiques de la matière comme par exemple les transferts thermiques qui gèrent les flux de chaleur dans votre maison.


Lors d’un jour de grand soleil, si vous ne voulez pas qu’il fasse trop chaud dans votre maison, eh bien, vous savez que vous devez fermer les portes et les fenêtres. La raison en est que ces portes et fenêtres ont une résistance thermique qui empêche un flux thermique d’entrer dans la maison. De même, s’il fait froid dehors, vous fermerez ces même portes et fenêtres pour éviter  qu’un flux thermique n’aille vers l’extérieur (que la chaleur sorte comme on-dit dans le langage commun). 


Dans ce module, on va voir les règles qui gouvernent ces fuites thermiques de l’intérieur vers l’extérieur et vice et versa. On va voir quels matériaux il faut choisir pour bien se protéger des variations de température. C’est particulièrement important pour se préserver des températures extérieures parfois extrêmes, que l’on peut rencontrer en hiver et en été.


Une autre partie reliée à l’énergie thermique sera de considérer les changements d’état de la matière. Ainsi, par exemple, la physique nous permettra de comprendre pourquoi mettre un glaçon dans un verre d’eau produit un refroidissement conséquent de cette eau, qui est de plus beaucoup plus rapide et beaucoup plus efficace que de simplement mettre votre verre dans le réfrigérateur.

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Pour comprendre et s’exercer avec ces notions, le module va prendre le chemin habituel : tout d’abord on va rappeler ce que sont les transferts thermiques. On va donc en donner les définitions et les notions importantes qu’il faut connaître. Ensuite, on va voir les différents modes de transfert thermique que sont la conduction, la convection et le rayonnement. On va souligner leurs différences. Ensuite, on parlera d’énergie interne et donc d’augmentation de température et de changement d’état, comme je viens de vous le rappeler avec le glaçon dans l’eau. On développera bien entendu d’autres exemples. Enfin, on va apprendre à faire un bilan énergétique, en particulier dans le cas du logement.


Après ses rappels, comme d’habitude, vous aurez un petit quizz pour vous assurer que vous les avez bien compris et retenus. Si c’est le cas, on passera alors aux méthodes et aux exercices. La différence entre ces deux dernières parties est que dans les méthodes, je vous présente en fait déjà déjà des exercices, mais je vous donne les conseils pour les résoudre avant de les résoudre complètement avec vous tandis que dans les exercices, vous êtes censé les résoudre par vous  mêmes. Il seront bien entendu corrigés par après.


Voilà, j’espère que ceci vous motive bien pour la suite et que cette étude des phénomènes liés aux échanges d’énergie thermique vous plaira. Voici la motivation à ce module en vidéo. Je vous attends tout de suite pour les rappels avec cette vidéo. @ bientôt

A bientôt, portez vous bien et sortez le moins possible 🙂

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Terminale : les primitives

Bonjour à tous et

bienvenue dans ce nouveau module sur les primitives. Comme d’habitude, je commence par une petite introduction/motivation du sujet : qu’est-ce qu’une primitive ? et pourquoi étudier les primitives ?

Tout d’abord et assez grossièrement, disons que calculer une primitive, c’est réaliser l’opération inverse de la dérivée. En Terminale, vous avez eu une première notion des primitives dans le cours de physique où vous avez déterminé le mouvement d’un corps à partir de la relation fondamentale de la dynamique. Vous savez que la somme des forces qui s’exercent sur un corps pour le mettre en mouvement est égale au produit de la masse par l’accélération. Connaissant les forces mises en jeu et la masse du corps envisagé, vous pouvez donc remonter à l’accélération. A partir de cette dernière, vous pouvez obtenir (par primitive) la vitesse et puis (par primitive de nouveau) la position du corps parce que la vitesse est la dérivée de la position par rapport au temps et l’accélération est la dérivée de la vitesse par rapport au temps. On effectue donc ces deux opération inverses pour passer de l’accélération à la position, c’est-à-dire que l’on effectue deux fois un calcul de primitive.

Un deuxième aspect important des primitives est que l’on appelle le calcul intégral où les primitives permettent en fait de calculer des aires, des volumes ou même des moyennes de fonctions sur un certain intervalle. Par exemple, on sait comment calculer l’aire des figures élémentaires comme les triangle, trapèze ou disque et même certains polygones en découpant la figure en un certain nombre de triangles. On sait faire cela depuis longtemps (depuis l’école primaire en fait) mais, ce qu’on sait moins faire, c’est calculer l’aire d’une figure dont un côté est courbe. Le calcul intégral permet de répondre à cette question. Il permet de calculer des aires soit entre une courbe h(x), 2 droites verticales at un axe horizontal, soit entre deux courbes h(x) et g(x). Le calcul intégral permet également de déterminer la moyenne d’une fonction sur un intervalle donné.

Ce sont là des exemples très concrets de ce que l’on peut faire avec les primitives.

En ce qui concerne l’organisation du module, on va d’abord aborder les rappels de ce que vous avez vu en cours afin que vous puissiez faire vos fiches de révision, très utile pour la veille des grands jours. Ensuite, vous aurez un quizz pour vous assurer que vous avez bien acquis ces rappels. il sera suivi des méthodes et des exercices.

Plus précisément, dans les rappels sur les fonctions primitives on va voir comment calculer l’aire d’une courbe de façon générale. On va définir la notion de primitive et donner ce qu’on appelle le théorème fondamental. Ensuite, on va calculer toute une série de primitives. Pour ce faire, il faut essentiellement connaître les tableaux de dérivées de fonctions. Il est nécessaire de bien se rappeler ce qu’est la dérivée d’une fonction et savoir la calculer. Grâce à cela et en lisant le tableau des dérivées en sens inverse, on aura grosso modo le tableau des primitives. On terminera avec le concept d’intégrale et on verra en particulier les propriétés des intégrales tels que la relation de Chasles, la linéarité et on calculera une valeur moyenne grâce aux intégrales.

Voilà, avec la motivation présentée ci-dessus, j’espère vous avoir convaincu que le calcul des primitives est utile et je vous attends sans attendre donc la partie rappels ci-dessous …

Veuillez trouver l’introduction à ce module en version audio/vidéo ici et vous pouvez consulter les autres parties en cliquant sur les liens suivants :

Rappels de cours

Quizz

Méthodes

Exercices finaux

A bientôt, portez vous bien et sortez le moins possible 🙂

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