Retravailler · Physique-chimie Terminale

L’énergie : conversions et transferts

10 exercices progressifs, des bases jusqu’au niveau attendu, avec une correction détaillée.

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Retravailler : L’énergie : conversions et transferts

Kit de remédiation

Prénom : ……………………………Date : ……………………Score : ……… / 10

Exercice 1
Convertis la température θ = 25 °C en kelvins.
Aide : T(K) = θ(°C) + 273,15.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… K
Exercice 2 — Coche la bonne réponse.
Dans l’équation d’état du gaz parfait P × V = n × R × T, dans quelle unité faut-il exprimer le volume V ?
Aide : toutes les grandeurs sont en unités du Système international.
- En litres (L)
- En mètres cubes (m³)
- En millilitres (mL)
- En centimètres cubes (cm³)
Exercice 3
Convertis 3,0 L en m³.
Aide : 1 L = 10⁻³ m³.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… m³
Exercice 4
On enferme n = 0,50 mol de gaz parfait dans un volume V = 0,012 5 m³ à la température T = 300 K. Donnée : R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹. Calcule sa pression, en kPa (arrondie à l’unité).
Aide : P = donne P en pascals ; 1 kPa = 1 000 Pa.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… kPa
Exercice 5 — Complète les trous.
Complète l’énoncé du premier principe.
Aide : pense au point de vue du système.
Pour un système fermé au repos, ΔU = W + Q. Le travail W et le transfert thermique Q sont comptés positivement lorsqu’ils sont par le système, et négativement lorsqu’ils sont par le système.
Exercice 6
On chauffe 0,50 kg d’eau de 20 °C à 40 °C. Donnée : c = 4,18 × 10³ J·kg⁻¹·K⁻¹. Calcule la variation d’énergie interne de l’eau, en kJ (arrondie au dixième).
Aide : ΔU = m × c × ΔT.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… kJ
Exercice 7 — Coche la bonne réponse.
Un gaz ne reçoit aucun travail (W = 0) et cède 300 J au milieu extérieur par transfert thermique. Quelle est la variation de son énergie interne ?
Aide : énergie cédée → signe négatif.
- ΔU = +300 J
- ΔU = −300 J
- ΔU = 0 J
- ΔU = −600 J
Exercice 8 — Relie chaque élément de gauche à celui de droite.
Associe chaque mode de transfert thermique à sa description.
1. 1. Conduction
2. 2. Convection
3. 3. Rayonnement
- A. De proche en proche, sans déplacement de matière (par exemple dans un solide)
- B. Par ondes électromagnétiques, possible même dans le vide
- C. Avec déplacement de matière, dans un fluide
Exercice 9
Un radiateur transfère une énergie thermique Q = 36 kJ en 60 s. Calcule le flux thermique Φ.
Aide : Φ = , avec Q en J et Δt en s.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… W
Exercice 10
Une plaque isolante a une épaisseur e = 0,10 m, une surface S = 5,0 m² et une conductivité thermique λ = 0,040 W·m⁻¹·K⁻¹. L’écart de température entre ses deux faces est de 15 K. Calcule le flux thermique qui la traverse.
Aide : calcule d’abord R_th = , puis Φ = .
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… W

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Retravailler : L’énergie : conversions et transferts

Corrigé détaillé — pour les parents et les enseignants

Exercice 1
Réponse : 298,15 K
L’échelle Kelvin commence au zéro absolu (−273,15 °C). Un écart de 1 K est égal à un écart de 1 °C.
1. T = 25 + 273,15
2. T = 298,15 K, soit environ 298 K
Exercice 2
Réponse : En mètres cubes (m³)
Avec R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹, on doit utiliser P en pascals, V en m³, n en moles et T en kelvins.
1. 1 L = 1 dm³ = 10⁻³ m³
2. 1 mL = 1 cm³ = 10⁻⁶ m³
Exercice 3
Réponse : 0,003 m³
Un mètre cube contient 1 000 litres : pour passer des litres aux mètres cubes, on divise par 1 000.
1. 3,0 L = 3,0 × 10⁻³ m³
2. = 0,003 0 m³
Exercice 4
Réponse : 100 kPa
On isole P dans l’équation d’état, on calcule en pascals, puis on convertit.
1. P =
2. P = ≈ 99 770 Pa
3. P ≈ 99,8 kPa, soit 100 kPa arrondi à l’unité (proche de la pression atmosphérique)
Exercice 5
Réponse : reçus · cédés
On se place toujours du point de vue du système : ce qu’il reçoit augmente son énergie interne (signe +), ce qu’il cède la diminue (signe −).
1. Énergie reçue : W > 0 ou Q > 0
2. Énergie cédée : W < 0 ou Q < 0
Exercice 6
Réponse : 41,8 kJ
L’eau liquide est un système incompressible : sa variation d’énergie interne dépend de sa masse, de sa capacité thermique massique et de l’écart de température.
1. ΔT = 40 − 20 = 20 °C, c’est-à-dire 20 K
2. ΔU = 0,50 × 4,18 × 10³ × 20 = 41 800 J
3. ΔU = 41,8 kJ (1 kJ = 1 000 J)
Exercice 7
Réponse : ΔU = −300 J
Le gaz cède de l’énergie : Q = −300 J. Avec W = 0, le premier principe donne ΔU = Q.
1. W = 0 ; Q = −300 J
2. ΔU = W + Q = 0 + (−300)
3. ΔU = −300 J : l’énergie interne diminue, le gaz se refroidit.
Exercice 8
Réponse : 1 → A · 2 → C · 3 → B
Un transfert thermique se fait toujours spontanément du corps chaud vers le corps froid, selon trois modes : conduction (agitation transmise de proche en proche), convection (mouvement du fluide) et rayonnement (le Soleil chauffe la Terre à travers le vide spatial).
1. Cuillère dans un bol chaud : conduction
2. Air chaud qui monte au-dessus d’un radiateur : convection
3. Chaleur ressentie devant un feu : rayonnement
Exercice 9
Réponse : 600 W
Le flux thermique est une puissance : l’énergie transférée par unité de temps. Il s’exprime en watts (1 W = 1 J·s⁻¹).
1. Q = 36 kJ = 36 000 J
2. Φ =
3. Φ = 600 W
Exercice 10
Réponse : 30 W
La résistance thermique mesure la capacité de la paroi à freiner le transfert : plus elle est grande, plus le flux est faible pour un même écart de température.
1. λ × S = 0,040 × 5,0 = 0,20 W·K⁻¹·m
2. R_th = = 0,50 K·W⁻¹
3. Φ = = 30 W

Ces exercices reprennent la thermodynamique de Terminale depuis les bases : unités, gaz parfait, premier principe et transferts thermiques. Chaque énoncé rappelle la relation utile. Vérifie toujours tes unités (kelvins, mètres cubes, joules) : c’est la source d’erreur la plus fréquente.

Exercices corrigés : 0 / 10

Exercice 1 sur 10
Calcul
Convertis la température θ = 25 °C en kelvins.
Aide : T(K) = θ(°C) + 273,15.
Ta réponseK
Exercice 2 sur 10
QCM
Dans l’équation d’état du gaz parfait P × V = n × R × T, dans quelle unité faut-il exprimer le volume V ?
Aide : toutes les grandeurs sont en unités du Système international.
Choisis une réponse
En litres (L)En mètres cubes (m³)En millilitres (mL)En centimètres cubes (cm³)
Exercice 3 sur 10
Calcul
Convertis 3,0 L en m³.
Aide : 1 L = 10⁻³ m³.
Ta réponsem³
Exercice 4 sur 10
Calcul
On enferme n = 0,50 mol de gaz parfait dans un volume V = 0,012 5 m³ à la température T = 300 K. Donnée : R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹. Calcule sa pression, en kPa (arrondie à l’unité).
Aide : P = donne P en pascals ; 1 kPa = 1 000 Pa.
Ta réponsekPa
Exercice 5 sur 10
Texte à trous
Complète l’énoncé du premier principe.
Aide : pense au point de vue du système.
Pour un système fermé au repos, ΔU = W + Q. Le travail W et le transfert thermique Q sont comptés positivement lorsqu’ils sont par le système, et négativement lorsqu’ils sont par le système.
Exercice 6 sur 10
Calcul
On chauffe 0,50 kg d’eau de 20 °C à 40 °C. Donnée : c = 4,18 × 10³ J·kg⁻¹·K⁻¹. Calcule la variation d’énergie interne de l’eau, en kJ (arrondie au dixième).
Aide : ΔU = m × c × ΔT.
Ta réponsekJ
Exercice 7 sur 10
QCM
Un gaz ne reçoit aucun travail (W = 0) et cède 300 J au milieu extérieur par transfert thermique. Quelle est la variation de son énergie interne ?
Aide : énergie cédée → signe négatif.
Choisis une réponse
ΔU = +300 JΔU = −300 JΔU = 0 JΔU = −600 J
Exercice 8 sur 10
Association
Associe chaque mode de transfert thermique à sa description.
- Conduction
- Convection
- Rayonnement
Exercice 9 sur 10
Calcul
Un radiateur transfère une énergie thermique Q = 36 kJ en 60 s. Calcule le flux thermique Φ.
Aide : Φ = , avec Q en J et Δt en s.
Ta réponseW
Exercice 10 sur 10
Calcul
Une plaque isolante a une épaisseur e = 0,10 m, une surface S = 5,0 m² et une conductivité thermique λ = 0,040 W·m⁻¹·K⁻¹. L’écart de température entre ses deux faces est de 15 K. Calcule le flux thermique qui la traverse.
Aide : calcule d’abord R_th = , puis Φ = .
Ta réponseW

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