AL7SP12TEPA0111-Corriges-des-exercices-Partie-02

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Activité 10
Activité 11
144 Corrigé de la séquence 7 – SP12
Retour au solide
L’énergie passe spontanément des corps les plus chauds vers les corps les plus
froids, donc lorsqu’on cessera de chauffer le corps pur, il va céder son énergie au
milieu extérieur.
Dans un premier temps, les particules gazeuses vont ralentir, donc elles vont posséder
de moins en moins d’énergie cinétique. Macroscopiquement, cette diminution
d’énergie cinétique se traduit par une baisse de la température du gaz.
Quand une particule gazeuse aura perdu suffisamment d’énergie cinétique, elle
va venir se coller à une autre particule gazeuse. La force de cohésion entre ces
deux particules va alors être beaucoup plus importante et cela va se traduire par
une diminution d’énergie potentielle.
Progressivement, toutes les particules gazeuses vont se coller les unes aux autres,
ce qui va considérablement diminuer l’énergie potentielle du corps pur. Pendant
tout le temps, que l’énergie potentielle des particules diminue, leur énergie cinétique
ne varie pas. Macroscopiquement, on voit donc le gaz se transformer en
liquide mais sa température reste constante pendant tout le changement d’état.
Quand la dernière particule a diminué son énergie potentielle, le gaz s’est entièrement
transformé en liquide et l’énergie qu’il continue à perdre va de nouveau entraîner,
pour les particules du corps pur, une perte d’énergie cinétique. Macroscopiquement,
cette perte d’énergie cinétique se traduit par une baisse de la température du liquide.
Mais, à force de voir son énergie cinétique diminuer, une première particule du
liquide va vouloir arrêter de se déplacer. Pour cela, il faut qu’elle fasse varier
son énergie potentielle puisque cela implique une augmentation de la force de
cohésion. Ainsi, successivement, toutes les particules qui constituent le liquide
vont devoir faire varier leur énergie potentielle pour adopter une position fixe.
Pendant tout le temps, que l’énergie potentielle des particules diminue, leur énergie
cinétique ne varie pas. Macroscopiquement, on voit donc le liquide devenir
solide mais sa température reste constante pendant tout le changement d’état.
Finalement, l’énergie cinétique de chacune des particules du corps pur diminue
et, macroscopiquement, cette diminution d’énergie cinétique se traduit par une
baisse de la température de ce solide. La température du corps pur solide diminuera
jusqu’à ce que l’équilibre thermique soit atteint, c’est-à-dire que la température
du corps pur solide devienne égale à celle du milieu extérieur.
Étude du saut
Au départ, l’athlète ne possède que de l’énergie cinétique si, pour l’énergie potentielle
de pesanteur, on prend comme état de référence, l’horizontale située à 1 m
au-dessus du sol. Quand il plante sa perche dans le butoir, il transforme une grande
partie de son énergie cinétique, en énergie potentielle élastique car la perche se
plie. Ensuite, lorsque la perche se déplie, cette énergie potentielle élastique se
transforme en énergie potentielle de pesanteur. Enfin, quand le sauteur a franchi la
barre, son énergie potentielle de pesanteur se retransforme en énergie cinétique.
Lorsqu’il plante sa perche dans le butoir, l’énergie cinétique du sauteur est donnée
par :
1 2 2
Ec
= .m.v = 0,5 × 80 × 9 = 3240 J.
2