La dynamique de rotation est une branche de la mécanique qui étudie le mouvement de rotation, en tenant compte des forces, des masses et d'autres facteurs qui l'influencent. Un objet tourne si toutes ses parties se déplacent autour d'un axe ou d'un pivot situé sur l'une de ses parties. Le mouvement de rotation étudié ici se concentre sur la rotation autour d'un axe fixe. Le mouvement d'une poulie, d'un ventilateur, d'un CD/DVD dans une pièce dédiée , d'une porte ou d'une fenêtre, d'un cylindre de moteur, d'une hélice d'hélicoptère ou d'avion, ou encore d'une hélice de navire sont autant d'exemples de mouvements de rotation autour d'un axe fixe. Avez-vous déjà observé une toupie ? La position de son axe change constamment (son inclinaison tend à varier) ; par conséquent, ce type de mouvement de rotation n'est pas abordé dans ce chapitre.
Principe Noir
Comprendre les principes noirs
Si l'on mélange de l'eau chaude et de l'eau froide dans un récipient ouvert (par exemple, un seau), la chaleur se transfère de l'eau chaude vers l'eau froide. Le récipient étant ouvert, une partie de cette chaleur se dissipe dans l'air ambiant. Le récipient se réchauffe également. La chaleur dégagée par l'eau chaude est absorbée non seulement par l'eau froide, mais aussi par l'air et par le récipient lui-même. Dans ce cas, le seau constitue un système non isolé.
Lorsqu'on mélange de l'eau chaude et de l'eau froide dans un thermos fermé, la chaleur se transfère de l'eau chaude vers l'eau froide. Le thermos étant un système isolé , aucune chaleur n'est échangée avec l'air ambiant ni avec le thermos lui-même. La chaleur dégagée par l'eau chaude est simplement absorbée par l'eau froide jusqu'à ce que le mélange atteigne l'équilibre thermique.
Systèmes et environnement
Comprendre les systèmes et l'environnement
Un système est un objet ou un groupe d'objets étudiés. Les autres objets de l'univers constituent l'environnement. Généralement, un système est séparé de son environnement par une cloison.
Prenons l'exemple de l'eau contenue dans une bouteille isotherme. L'eau à l'intérieur de la bouteille constitue le système, tandis que l'air et les autres objets à l'extérieur forment l'environnement. Les parois de la bouteille, le verre à l'intérieur et le plastique à l'extérieur, servent de séparation. Une bouteille isotherme d'eau en est un exemple.
chaleur latente
Comprendre la chaleur latente
Si vous plongez un thermomètre à mercure dans un récipient contenant un mélange d'eau froide et de glace, vous constaterez qu'après avoir descendu la sonde, la surface du mercure reste immobile. Cette surface cesse de bouger lorsqu'elle atteint le point de fusion ou le point de congélation de l'eau (0 ° C). Si le récipient est ouvert, la chaleur de l'air, plus chaud, se transmet au mélange d'eau et de glace, plus froid. Cet apport de chaleur provoque la fonte de la glace. La température du mélange d'eau et de glace reste-t-elle inchangée lors de la fonte de la glace ? Non.
Chaleur spécifique
La chaleur spécifique (c) est la quantité de chaleur (Q) nécessaire pour élever la température (T) d'une unité de masse (m) d'un objet d'un degré. La formule de c est :
Système international d'unités est J/Kg K.
La chaleur spécifique d' un objet varie avec la température. Si la variation de température est faible, sa valeur peut être considérée comme constante. Voici les valeurs de c pour différents objets à une pression de 1 atm et une température de 20 ° C (obtenues expérimentalement).
Formule chauffante
Si des objets de températures différentes entrent en contact, la chaleur se déplace naturellement de l'objet le plus chaud vers l'objet le plus froid. Le transfert de chaleur cesse lorsque les deux objets atteignent l'équilibre thermique . On peut donc dire que le transfert de chaleur entraîne une variation de température entre les objets en contact. D'après cette brève explication, on conclut que la chaleur (Q) est liée à un objet et à la variation de température (ΔT) de cet objet. Chaque objet possède une masse (m) et sa nature est également différente.
tare thermique mécanique
L'unité de chaleur est la calorie (cal). Une calorie correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau de 1 °C ( exactement de 14,5 ° C à 15,5 ° C). La quantité de chaleur nécessaire varie selon la température de l'eau . À quantité de chaleur égale, une augmentation de température de 1 ° C n'est possible qu'entre 14,5 ° C et 15,5 ° C. L'unité de chaleur souvent utilisée, notamment pour exprimer la valeur énergétique des aliments, est la kilocalorie (kcal). 1 kcal = 1 000 calories. On appelle également 1 kcal = 1 Calorie (K majuscule). L'unité de chaleur du système britannique est le Btu (British Thermal Unit). 1 Btu correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une livre d'eau de 1 °F ( exactement de 63 ° F à 64 ° F).
Anomalie de l'eau
Comprendre les anomalies de l'eau
Tout corps se dilate (son volume augmente) lorsque sa température augmente et se contracte (son volume diminue) lorsque sa température diminue. L'eau se dilate également lorsque la température augmente et se contracte lorsque la température diminue, sauf entre 0 ° C et 4 ° C. Entre 0 ° C et 4 ° C, le volume de l'eau diminue (elle se contracte) à mesure que la température augmente. Si l'on chauffe de l'eau à 0 ° C, plus elle est chaude, plus son volume diminue. Ce processus de contraction s'arrête lorsque l'eau atteint 4 ° C. Au-delà de 4 ° C, le volume de l'eau augmente (elle se dilate) à mesure que la température augmente. Inversement, l'eau se dilate (son volume augmente) lorsque la température diminue de 4 ° C à 0 ° C. Cette particularité de l'eau est connue sous le nom d'anomalie de l'eau.
Pemuaian
Si vous observez attentivement les câbles électriques, vous remarquerez qu'ils sont courbés vers le bas à cause du mou. Pourquoi les câbles électriques sont-ils délibérément détendus plutôt que simplement tendus ? La plupart des toits à Flores et Lembata, dans l'est de Nusa Tenggara, sont en zinc (Zn). De jour comme de nuit, les toits en zinc grincent. Pourquoi le zinc grince-t-il ? Si vous vivez sur l'île de Java, vous avez peut-être déjà observé des voies ferrées. Il y a des espaces au niveau des joints des rails. Quelle est la fonction de ces espaces ? Il y a beaucoup de choses auxquelles vous pouvez réfléchir et que vous pouvez vous demander concernant le thème de la dilatation.
thermomètre à gaz
Si l'on calibre différents types de thermomètres, par exemple un thermomètre à mercure et un thermomètre à alcool, leurs échelles ne sont identiques qu'à 0 ° C (ou 32 ° F) et 100 ° C (ou 212 ° F). Si l'on utilise ces deux thermomètres pour mesurer la température ambiante, les températures affichées ne seront pas nécessairement les mêmes. Il se peut que le thermomètre à mercure indique 48 ° C, tandis que le thermomètre à alcool indique 46 ° C. Cela s'explique par la différence de dilatation entre le mercure et l'alcool. Il en va de même pour d'autres types de thermomètres, comme les thermomètres bimétalliques. L'échelle de température ainsi déterminée dépend fortement des propriétés des matériaux utilisés.