Mécanique Classique et Énergie Chimique

Index

• Les bases de la mécanique classique sont présentées.
• L'énergie chimique est expliquée.
• Les enzymes sont décrites.
• L'énergie chimique dans le corps humain est détaillée.

Concepts de base de la mécanique classique

• La deuxième loi de Newton stipule que F = m × a (force égale à la masse multipliée par l'accélération).
• L'unité de force est le Newton (N).
• L'unité de masse est le kilogramme (Kg).
• L'unité d'accélération est le mètre par seconde au carré (m/s²).
• Le poids est la force exercée par la gravité sur un objet et est calculé par P = m × g, où g est l'accélération due à la gravité (environ 9,8 m/s²).
• Le travail est effectué lorsqu'une force est appliquée et qu'il y a un déplacement dans la même direction.
• Le travail est calculé par W= Fxd ( force multiplié par le déplacement).
• L'unité de travail est le Joule (J).
• La puissance est le travail effectué par unité de temps et est calculé par P = W/t.
• L'unité de puissance est le Watt (W).

L'énergie chimique

• L'énergie chimique est l'énergie stockée dans les liaisons chimiques entre les atomes.
• Lors d'une réaction chimique, l'énergie peut être libérée, stockée, convertie en d'autres types d'énergie ou utilisée pour effectuer du travail.
• Les exemples d'énergie chimique incluent le charbon, le gaz naturel, le bois, la photosynthèse, les aliments, les batteries et la respiration cellulaire.
• L'ATP est la principale forme d'énergie utilisée par les cellules eucaryotes.
• L'ATP est composé d'adénine, de ribose et de trois groupes phosphate.

Réactions cataboliques et anabolisantes

• Les réactions cataboliques décomposent les nutriments organiques en produits plus simples, libérant de l'énergie.
• Les réactions anabolisantes utilisent l'énergie pour construire les composants structurels des cellules à partir des nutriments organiques.
• Les réactions cataboliques sont exothermiques (libèrent de l'énergie), tandis que les réactions anabolisantes sont endothermiques (absorbent de l'énergie).

Enzymes

• Les enzymes sont des catalyseurs biologiques, qui sont des protéines qui accélèrent les réactions chimiques dans les cellules.
• Elles diminuent l'énergie d'activation des réactions chimiques.
• La présence d'enzymes permet aux réactions chimiques de se produire à des vitesses plus rapides, à des températures plus basses et de manière plus efficace.
• Les enzymes sont essentielles à la vie.
• L'énergie d'activation est l'énergie supplémentaire qu'il faut fournir pour que les réactions chimiques se produisent.
• L'ajout d'enzymes diminue l'énergie d'activation.

L'énergie chimique dans le corps humain

• Le contenu énergétique des aliments peut être mesuré par la calorimétrie, qui mesure l'énergie libérée lors de la combustion d'un aliment.
• L'équivalent énergétique d'un aliment est la quantité d'énergie qu'il libère par unité de masse.
• L'énergie chimique dans le corps est utile pour les activités, le maintien de la température et la synthèse des molécules.
• Les molécules d'ATP sont la principale forme d'énergie utilisée par les cellules.
• Une mole d'ATP libère 30,6 kJ d'énergie.
• La combustion du glucose produit du CO2, de l'eau et de l'énergie, qui est stockée dans l'ATP.

Systèmes thermodynamiques

• Les systèmes thermodynamiques sont des parties de l'univers séparées de l'environnement.
• Les systèmes peuvent être ouverts, fermés ou isolés en fonction des échanges possibles de matière et d'énergie.
• Système ouvert : Échange de matière et d'énergie avec l'environnement.
• Système fermé : Échange d'énergie avec l'environnement, mais pas de matière.
• Système isolé : Aucun échange de matière ou d'énergie avec l'environnement.

Premier principe de la thermodynamique

• Le premier principe de la thermodynamique est la conservation de l'énergie.
• La variation d'énergie interne (ΔU) d'un système est égale à l'énergie thermique (Q) reçue par le système moins le travail (W) effectué par le système :ΔU=Q-W.

Second principe de la thermodynamique

• Le deuxième principe de la thermodynamique indique que les processus naturels ont tendance à évoluer vers un état de plus grand désordre (croissance de l'entropie).
• L'entropie est une mesure du désordre dans un système.
• La variation d'entropie d'un système est donnée par la formule ΔS = Q / T dans un procédé isotherme (Q = chaleur et T = température)
• La valeur d'une entropie est toujours positive ou nulle.

Note: Certaines données numériques peuvent varier légèrement en fonction des sources.