Énergie interne et sa variation

Matériel

• Récipient de gaz virtuel aux particules en mouvement désordonné
• Curseurs « chaleur reçue Q », « travail sur le système W » et « température initiale »
• Affichage du bilan énergétique et vue des vitesses des particules

Protocole

1. Chauffer seulement

   Mettez le curseur de travail W à zéro et augmentez la chaleur Q. Les particules accélèrent et l'affichage croît : avec W=0, tout Q devient énergie interne, $\Delta U=Q$. Lisez $\Delta U$ et la variation de température correspondante.

2. Travailler seulement

   Ramenez Q à zéro et augmentez le curseur de travail — le piston du modèle travaille sur le gaz. Vérifiez que l'augmentation d'énergie est identique : $\Delta U=W_{\mathrm{on}}$. Comparez les vitesses des particules au cas du chauffage pur pour le même $\Delta U$.

3. Combiner chaleur et travail

   Réglez Q et W sur des valeurs positives, notez leur somme et vérifiez $\Delta U=Q+W_{\mathrm{on}}$ sur l'affichage. Choisissez ensuite un $\Delta U$ cible et trouvez deux couples (Q, W) différents qui l'atteignent — l'énergie est une fonction d'état, indifférente au chemin.

4. Changer l'état initial

   Modifiez le curseur de température initiale et refaites un transfert. Le même Q ou W produit le même $\Delta U$ quelle que soit la température de départ — preuve que chaleur et travail sont des modes de transfert, non des propriétés du gaz.

Simulation

Histoire de l’expérience

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