Physique thermique
Chaleur, travail et énergie interne
Vérifiez le premier principe ΔU = Q − W, où W désigne le travail fourni par le gaz, lors de transformations isobares et isochores. Mesurez la chaleur, le travail du gaz et la variation d’énergie interne, puis vérifiez .
⚠ Le modèle de gaz et d'échange thermique est virtuel ; le matériel réel peut être chaud et sous pression et exige une supervision.
Matériel
- Cylindre de gaz parfait à piston libre ou bloqué
- Curseurs du volume V et de la chaleur Q par étape ; graphe Q, W et ΔU
Protocole
Comparer les transformations isobare et isochore
Choisissez « Isobare (piston libre) », réglez le volume initial avec le curseur V et apportez de la chaleur avec Q ; observez le piston et les grandeurs cumulées du graphe. Réinitialisez, choisissez « Isochore (piston bloqué) » et fournissez le même Q : le volume reste constant, le gaz ne fournit aucun travail de frontière et la chaleur accroît son énergie interne. Comparez les grandeurs observées à .
Calculer la variation d'énergie interne
Notez Q et le travail W sur le graphe isobare et vérifiez . Recommencez en mode isochore, où W = 0, afin de comparer l'effet de la chaleur fournie sur l'énergie interne.
Comparer les grandeurs cumulées
Réinitialisez avant chaque essai, ne changez que le mode et gardez Q identique. Relevez variation de volume, travail et énergie interne, puis expliquez l'écart selon que le piston bouge ou reste bloqué. Comparez les grandeurs observées à .