PHY 104 « THERMO »/éd._2012 : TD n° 1 P1 Un gaz parfait (G.P.) occupe deux compartiments distincts d’un cylindre étanche divisé par à un piston, initialement « bloqué » (voir la figure P1). Les pressions initiales sont : p1 < p2 ( p2  n  p1 ; n = 6) ; les volumes initiaux sont : V1 > V2 ( k V2  V1 ; k = 2).

Fig.P1 i) On relâche le piston (en maintenant la température constante). Calculer le rapport volumique
V2' V1'

à l’équilibre (on ignore les phénomènes dissipatifs) ; ii) trouver la relation entre
V2' V1'

n et de k, pour que

 1?

P2 Un cylindre vertical de section S enferme l’air dedans par le biais d’un piston mobile (sans frottement). Le poids du piston est G. Initialement, le système (l’air à l’intérieur + piston + l’air à l’extérieur) est en équilibre thermique et mécanique. On exerce à partir de l’extérieur une force dont la norme est F ; le vecteur F est incliné d’un angle  par rapport à la normale de la surface horizontale du piston. Ainsi, le volume de l'air à l’intérieur est divisé par deux. Calculer F. (#): S = 10 cm2, G = 30 N, p0 air extérieur

= 105 N/m2, β = 60°.

P3 Un système thermodynamique (G.P.) est enfermé dans un tube (voir la figure P.3). Le tube est fermé d’un côté par un bouchon amovible (A).

Fig. P3

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PHY 104 « THERMO »/éd._2012 : TD n° 1 De l’autre côté, il y un piston mobil (B) ; en comprimant le gaz de d = 5 cm (du côté B), le bouchon est éjecté. Calculer la force de frottement bouchon – tube. (#) : l1 = l2 =20 cm ; S1 = 10 cm2, S2 = 40 cm2 ; p0 = 105 N/m2.

P4 Deux cylindres horizontaux de sections différentes (S1 = 3  102 m2 et S2 = 1  102 m2) sont couplés par une tige rigide (voir la figure P4). Les volumes initiaux sont V1 = 6 103 m3 et V2 = 2 103 m3 ; à l'intérieur et à l’extérieur la pression est p0 = 105 N/m2 et la température est T = 300 K. Ensuite, le premier cylindre est chauffé à une température T1 = 500 K, tandis que le deuxième cylindre est maintenu à 300 K.