Exercice : Système fermé ou ouvert ?

Question

Indiquez si les systèmes suivants sont fermés ou ouverts :

  1. vous (oui, vous, là, en face du cours)

  2. la pièce dans laquelle vous vous trouvez (vous inclus)

  3. une voiture à l'arrêt : distinguer selon que les portières sont ouvertes ou fermées

  4. une voiture qui roule

  5. le circuit primaire d'une centrale nucléaire

  6. la Terre, l'Univers

Indice

Attention :

  • à bien définir les systèmes (l'énoncé est parfois un peu flou, mais c'est de bonne guerre...) ;

  • à ne pas confondre échanges de matière et échanges d'énergie !

Solution

  1. vous : définissons le système comme tout de qui est à l'intérieur de votre enveloppe corporelle (votre peau) : du moment que vous respirez, que vous transpirez (j'en soupçonne même certains de manger ou boire en lisant ces lignes) il y a échange de matière avec l'extérieur, et vous êtes donc un système ouvert.

  2. la pièce où vous êtes : si le système est constitué de tout ce qui se trouve à l'intérieur des murs de la pièce (y compris l'air), il ne peut s'agir d'un système fermé que si la pièce est parfaitement hermétique ; comme vous êtes dans la pièce, il faut aussi vous inclure dans le système pour que votre respiration ne soit pas un échange de matière avec l'extérieur. Si on considère le système constitué du seul mobilier, ce système est fermé.

  3. une voiture à l'arrêt : excluons du système l'air qui se trouve dans la voiture, et considérons donc comme système la carrosserie métallique et les liquides qu'elle contient. Que les portières soient ouvertes ou fermées, c'est bien un système fermé. Il est néanmoins plus prudent de fermer les portières, vous risquez sinon de vous faire faucher votre autoradio, auquel cas le système deviendrait ouvert !

  4. une voiture qui roule : si nous gardons la même définition du système que précédemment, nous constatons que pendant que la voiture roule, le niveau d'essence diminue, de l'air est aspiré par le filtre à air, et que des gaz d'échappement sortent à l'arrière. On a bien un système ouvert.

  5. le circuit primaire d'une centrale : en dehors des périodes d'entretien, on espère qu'il n'y a pas de fuite de matière, et c'est donc bien un système fermé.

  6. la Terre : reçoit beaucoup d'énergie du soleil, mais échange peu de matière (arrivées de météorites, départ de satellites) : on la considère le plus souvent comme un système fermé. L'Univers est par nature un système fermé, puisque par définition il n'y a pas de système matériel extérieur à l'univers.