Calculateur du Premier Principe de la Thermodynamique
La variation d'énergie interne à partir de la chaleur reçue et du travail fourni, avec la variation de température correspondante.
Résultats
Ce que fait cet outil
Le premier principe, c'est la conservation de l'énergie écrite pour les systèmes qui chauffent. La chaleur que vous apportez reste à l'intérieur en énergie interne ou sort en travail fourni à l'extérieur — rien d'autre ne lui est possible. Cette seule phrase, ΔU = Q − W, est le fondement de toute la thermodynamique, et c'est aussi la raison pour laquelle les machines à mouvement perpétuel ne peuvent pas fonctionner. Saisissez la chaleur et le travail, observez le bilan, et si vous donnez une masse et une chaleur massique, la page convertit aussi l'énergie restante en l'élévation de température qu'elle produit.
Formule
ΔU = Q − W · Q > 0 quand la chaleur entre, W > 0 quand le système fournit du travail
Variables
| Symbole | Signification | Unité |
|---|---|---|
q | Chaleur fournie au système | J |
w | Travail fourni par le système | J |
m | Masse | kg |
c | Chaleur massique | J/(kg·K) |
DU | Variation de l'énergie interne | J |
DT | Variation de température | K |
QK | Énergie en kilojoules | kJ |
WK | Travail en kilojoules | kJ |
UK | Variation d'énergie interne en kilojoules | kJ |
PR | Ce qui arrive au système | — |
Exemple résolu
- Chaleur fournie au système5000 J
- Travail fourni par le système2000 J
- Masse1 kg
- Chaleur massique718 J/(kg·K)
- Variation de l'énergie interne3000,0000 J
- Variation de température4,178273 K
- Énergie en kilojoules5,0000 kJ
- Travail en kilojoules2,0000 kJ
- Variation d'énergie interne en kilojoules3,0000 kJ
- Ce qui arrive au systèmeIl gagne de l'énergie interne
Limites
- Le mélange d'unités est la source d'erreur la plus fréquente. Convertissez chaque valeur dans l'unité indiquée près du champ avant de calculer.
- La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
Questions fréquentes
Dans quel sens vont les signes ?
La chaleur fournie au système est positive ; le travail fourni par le système à son environnement est positif. Ainsi, un gaz chauffé qui repousse un piston a un Q positif et un W positif, et l'énergie interne n'augmente que de ce qui reste. Certains ouvrages d'ingénierie inversent le signe du travail et écrivent ΔU = Q + W, W étant le travail reçu par le système — les deux conventions sont correctes et toutes deux sont publiées, vérifiez donc celle d'un livre avant de comparer. Pour saisir ici un système comprimé, entrez le travail en nombre négatif.
Pourquoi l'énergie interne peut-elle baisser alors que de la chaleur entre ?
Parce que le système peut fournir plus de travail qu'il ne reçoit de chaleur, et la différence doit bien venir de quelque part. Un gaz qui se détend contre un piston en n'étant que faiblement chauffé se refroidit, exactement comme un fluide frigorigène traversant un détendeur. Le premier principe ne dit pas que l'énergie ne peut pas sortir — il dit qu'elle doit être comptabilisée. Tout ce qui entre en chaleur reste en énergie interne ou sort en travail, sans rien d'inexpliqué d'un côté ni de l'autre.