question de thermo

[invite08a920d3]

Bonsoir,


Une question de thermo me tracasse, si deux systèmes
S1 et S2 sont en contact partout a-t-on toujours
Q_1->2 = -Q_2->1 ? Autrement dit est-ce que le transfert thermique cédé par S1 est toujours celui recu par S2 ?


Je pose cette question car je tombe sur une absurdité sur ce problème : un pavé de métal A subit une force horizontale F et glisse avec frottement à une vitesse v sur un autre pavé B fixé au sol.Tout est isolé sauf sur la surface de contact.
Je m'intéresse aux energies internes entre les instants t1 et t2.

J'obtiens pour le systeme A+B D=delta) DU+DEc = W
soit DU1 + DU2 =W-DEc=-Wt ou Wt est le travail de la force f de frottement et W celui de la force F.

Mais j'ai donc aussi
-Wt = DU1 +DU2 = Q1->2 +W'-DEc + Q2->1 =
W'-DEc=0 car W' est le travail des deux forces soit DEc.

J'aimerais beaucoup savoir ou est mon erreur, merci d'avance à vous !
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[inviteaa0ade65]

Bonjour

Bonsoir,

J'obtiens pour le systeme A+B D=delta) DU+DEc = W
soit DU1 + DU2 =W-DEc=-Wt ou Wt est le travail de la force f de frottement et W celui de la force F.

Je ne suis pas d'accord avec cela. La variation d'énergie totale est égale à la somme de tous les travaux de toutes les forces macroscopiques tant intérieures qu'extérieures. Il faut donc écrire



Je n'ai pas lu la suite Je te laisse regarder si ma remarque remet les choses d'aplomb

[invite08a920d3]

bah c'est mon bouquin qui écrit ca; ils disent que cette force est intérieure donc on ne la prend pas en compte pour le bilan sur A+B.

[invite1c3dc18e]

DU c'est quoi? un transfert de chaleur?

De façon générale, on a dE=dQ + dW (ou E est l'énergie interne du système) et on a conservation du flux de chaleur à l'interface, ce qui est perdu d'un côté est toujours récupéré de l'autre côté.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite08a920d3]

j'ai noté D pour delta, donc c'est une variation de l'énergie interne U. j'ai noté Ec l'energie cinétique.

Si ce qui est perdu d'un coté est récupéré de l'autre, ou est alors l'erreur dans ce que j'ai écrit ??

merci !

[invite08a920d3]

Bon je n'ai pas été assez clair avec mes calculs. Comme j'aimerais vraiment comprendre, je vous reformule le problème:

j'aimerais faire un bilan thermique pour l'experience simple d'un pavé A frottant sur un autre B qui est fixe, on suppose qu'il n'y a aucun transfert thermique avec l'air.

je fais donc un bilan entre deux instants t1 et t2

Pour le système A+B des deux pavés :

W = travail de la force qui fait avancer le pavé A (la force de frottement est intérieure donc n'entre pas en compte).

Q=0 (hypothese de l'énoncé)

delta energie cinétique = W+ Wt (travail de la force de poussée + travail de la force de frottement)

j'en déduis grace au premier principe
delta_U (variation d'énergie interne) + (W+Wt) (variation d'énergie cinétique) = W donc delta_U =-Wt

Ca c'est ce qu'il y a dans mon bouquin.

Maintenant ce qui pose problème: je note U1 et U2 les energies internes des pavés A et B respectivement

j'ai donc delta_U=delta_U1 + delta_U2 (grandeur additive)

or delta_U2 = Q1->2 (chaleur passant du pavé 1 au pavé 2 puisque le pavé 2 (ou B) est fixe donc W=0)

et delta_U1 + delta_Ec1 = Q2->1 +(W+Wt) cette fois ci les frottements sont exterieurs au système.

Comme delta_Ec1 = W+Wt on a alors delta_U1=Q2->1

Mais comme Q2->1 = -Q1->2 on a alors :

delta_U=delta_U1+delta_U2=Q2->1 +Q1->2 =0


j'obtiens donc delta_U=-Wt mais aussi delta_U=0, d'ou vient le problème ?? J'aimerais vraiment comprendre !!

[inviteaa0ade65]

Bon je n'ai pas été assez clair avec mes calculs. Comme j'aimerais vraiment comprendre, je vous reformule le problème:

j'aimerais faire un bilan thermique pour l'experience simple d'un pavé A frottant sur un autre B qui est fixe, on suppose qu'il n'y a aucun transfert thermique avec l'air.

je fais donc un bilan entre deux instants t1 et t2

Pour le système A+B des deux pavés :

W = travail de la force qui fait avancer le pavé A (la force de frottement est intérieure donc n'entre pas en compte).

Q=0 (hypothese de l'énoncé)

delta energie cinétique = W+ Wt (travail de la force de poussée + travail de la force de frottement)

j'en déduis grace au premier principe
delta_U (variation d'énergie interne) + (W+Wt) (variation d'énergie cinétique) = W donc delta_U =-Wt

Ca c'est ce qu'il y a dans mon bouquin.

Maintenant ce qui pose problème: je note U1 et U2 les energies internes des pavés A et B respectivement

j'ai donc delta_U=delta_U1 + delta_U2 (grandeur additive)

or delta_U2 = Q1->2 (chaleur passant du pavé 1 au pavé 2 puisque le pavé 2 (ou B) est fixe donc W=0)

et delta_U1 + delta_Ec1 = Q2->1 +(W+Wt) cette fois ci les frottements sont exterieurs au système.

Comme delta_Ec1 = W+Wt on a alors delta_U1=Q2->1

Mais comme Q2->1 = -Q1->2 on a alors :

delta_U=delta_U1+delta_U2=Q2->1 +Q1->2 =0


j'obtiens donc delta_U=-Wt mais aussi delta_U=0, d'ou vient le problème ?? J'aimerais vraiment comprendre !!

Bonjour

Désolé pour une réponse trop rapide précédemment : j'ai dit une conn...

Tout ce que tu écrits est parfaitement juste SAUF justement que Q2->1=-Q2-<1.

En effet rien n'impose que pour une transformation quelconque d'une système composé de deux sous-systèmes 1 et 2, le travail reçu par 1 sous égal à l'opposé du travail recçu par 2. D'ailleurs dans ton cas la force de frottement de 2 sur 1 fournit un travail (d'ailleurs négatif) à 1 car 1 est mobile. En revanche 1 exerce sur 2 la force exactement opposée mais comme 2 est immobile 2 ne reçoit pas de travail ! Ce qui prouve bien que W2->1 n'est pas égal - W1-<2. Il en découle nécessairement que dans certains cas Q2->1 et Q2-<1 ne sont pas opposé. Par exemple dans ton système : imagine que le système soit isolé et que 1 soit animé initialement d'une vitesse v. Alors Delta U=0 pourle système. Par ailleurs Delta U1=Q2->1+W2->1 et Delta U2=Q1->2 . On a alors Q2->1+W2->1 = - Q1->2. Comme W2->1 n'est pas nul alors Q2->1 et Q2-<1 ne sont pas opposés.

Ceci est fondamentalement au fait que les frontières des deux sous-sytèmes ne sont pas immobiles relativement l'une à l'autre.

Voilà . Merci d'avoir posé la question . J'espère que ma réponse sera plus correcte cette fois-ci.

Je te conseille la lecture du chapitre 2 paragraphe III du livre "Thermodynamique" par Georges Lavertu chez Vuibert. Malgré un formalisme un peu lourd, et un esprit polémique tout aussi lourd , les choses sont expliquées de manière correcte.