0033-2ACh2. Variations des fonctions d’état d’un gaz parfait
Une mole de gaz parfait se dilate de l’état initial (1 atm, 350 K) à l’état final (0,8 atm, 330 K). Calculer : 1-) La variation d’énergie interne du gaz 2-) La variation d’enthalpie du gaz 3-) La variation d’entropie du gaz. On donne les chaleurs molaires à pression et volume constant : Cpm =…
0034-2ACh2. Variation d’entropie d’un gaz parfait et d’un Thermostat
Une mole d’hélium (assimilé à un gaz parfait monoatomique) est enfermée dans un cylindre dont les parois sont perméables à la chaleur. Le gaz est initialement à 300 K. On plonge le cylindre dans un Thermostat (source de chaleur) à 273 K et on le laisse se refroidir à volume constant. 1-) Quelle est la…
0035-2ACh2. Chauffage de l’eau par contact avec un réservoir de chaleur
Un réservoir de chaleur est une source inépuisable pouvant recevoir ou céder de la chaleur sans faire varier ses variables thermodynamiques et en particulier sa température. 1 kg d’eau à 0°C est mis en contact avec un réservoir de chaleur à 100°C. La capacité thermique massique de l’eau vaut c = 4,18 J.g-1.K-1. 1-) Calculer…
0036-2ACh2. Détente de Joule
Note culturelle : La détente de Joule, encore appelée détente de Joule – Gay Lussac, est un dispositif expérimental permettant de discriminer si un gaz obéit ou non à la première loi de Joule (ie : s’il satisfait au modèle du gaz parfait), en vérifiant si l’énergie interne de ce gaz ne dépend que de…
0037-2ACh2. Second principe dans un verre d’eau
Un verre contient 100 g d’eau à 25°C. Le milieu ambiant est à 25°C et sa température est supposée constante (Thermostat). 1-) Le second principe autorise-t-il que l’eau puisse puiser de la chaleur dans un tel milieu à 25°C et élever sa température à 100°C par exemple ? 2-) Le verre précédent contient maintenant 100…
0038-2ACh2. Refroidissement d’un système au contact d’une suite de Thermostats*
Pour refroidir à pression constante de T0 à T un système dont la capacité thermique Cp est constante, on le met successivement en équilibre thermique avec deux Thermostats dont les températures sont respectivement T’ et T (T<T’ < T0).
0039-2ACh2. Compression en 2 étapes: Variations d’entropie d’un gaz parfait*
Soit un système constitué de n moles d’un gaz parfait passant de l’état A (PA, VA, TA) à l’état B (PB > PA, VB < VA, VC < VA, TB) par deux chemins différents : 1-) Tracer les transformations dans le diagramme (P,V) 2-) Identifier le type de transformation (compression, détente, chauffage ou refroidissement) 3-)…
0040-2ACh2. Détente isotherme réversible dans un cylindre diatherme
Un cylindre diatherme fermé par un piston constitue un système perméable à la chaleur. Il contient une mole de gaz parfait dans l’état initial T1 = 273 K ; P1 = 3.105 Pa. Ce système est plongé dans un bain d’eau-glace constituant un Thermostat à 0°C (273 K). On agit sur le piston mobile pour…
0149-2ACh2. Variation d’entropie lors de la Détente de Joule-Thomson
La Détente de Joule-Thomson est un processus laminaire, lent et isenthalpique. Elle est réalisée en faisant passer un gaz au travers d’un tampon (Z), à l’intérieur d’une canalisation horizontale et calorifugée (voir figure ci-dessous). La différence de pression de part et d’autre du tampon est en général non nulle. A faible pression, si cette détente…
0164-2ACh2. Détente de Joule Gay-Lussac: Variation d’Entropie d’un Gaz Réel*
Une mole de gaz subit une détente dans le vide (ou détente de Joule Gay-Lussac, voir figure ci-dessous), d’un volume V1 = 1L à un volume 2V1. A l’état initial, le gaz est à la température T0 = 300K. Données : a = 0,135J.m3.mol-1 ; b = 3,2.10-5m-3.mol-1; R = 8,314 SI; Cvm = 12,5J.K-1.mol-1; 1)- Montrer…
0165-2ACh2. Variation d’entropie d’un système en contact avec n Thermostats*
Pour refroidir à pression constante de T0 à Tf = Tn un système (gaz supposé parfait) dont la capacité calorifique Cp = Cte, on le met successivement en équilibre thermique avec n thermostats (voir figure ci-dessous). Chacun de ces thermostats a une température Ti = Cte ( T0 > Ti, 1 ≤ i ≤ n…
0168-2ACH2. Variation d’entropie d’un mélange de gaz parfaits
Soient n1 moles d’un gaz parfait G1 dans un volume V1 et n2 moles d’un gaz parfait G2 dans un volume V2 juxtaposé, sous la même pression P1 = P2 et la même température T1 = T2, l’ensemble constituant un système isolé (voir Figure ci-dessous). On retire la cloison qui les sépare et on suppose…
0177-2ACh2. Variation d’entropie du dihydrogène, comparaison analytique-expérimental*
On considère un système constitué de n moles de dihydrogène (gaz parfait). Les capacités thermiques molaires Cvm et Cpm de ce gaz, seront supposées indépendantes de la température. Notez que l’entropie étant une fonction d’état extensive, elle est proportionnelle au nombre de moles n du système considéré. Soit une mole de dihydrogène, subissant une transformation…
0188-2ACh2. Variation d’entropie Mélanges liquide/liquide et liquide/glace
Mélange de deux liquides : Cas1 On mélange, à pression constante, une masse m1 = 0,5 kg de pétrole, à la température T1 = 77 °C, avec une masse m2 = 2 kg de pétrole à la température T2 = 17 °C (voir figure ci-dessus Cas1). On donne la chaleur massique du pétrole : c =…
0190-2ACh2. Variation d’entropie lors de la compression de l’Argon*
Note Culturelle : L’argon est utilisé dans la fabrication de l’acier où il empêche l’interaction entre le métal liquide et l’atmosphère environnante. Il est également utilisé dans l’électronique et la fabrication de pièces automobiles. Les bouteilles d’argon pur et d’argon sous forme de mélange (Ar + CO₂) sont couramment utilisées dans les procédés à l’arc…
0192-2ACh2. Refroidissement d’un gaz parfait par une série de compressions et détentes*
On désire refroidir l’hélium gazeux (MHe = 4g/mol) pris initialement à la température T0 = 298 K et à la pression P0 = 1,0 x 105 Pa. Pour cela, il est mis en contact avec un Thermostat qui lui fait subir plusieurs transformations successives ((1) et (2)), voir figure ci-dessous. On supposera que le Thermostat…
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