Exercices thermodynamique premier et deuxième principe
Exercice 0 énergie interne - travail – chaleur ; Changement d’état
q. 1. Un m3 d'air (assimilé à un gaz parfait) sous une pression P1 = 10 bar subit une détente à température constante ; la pression finale est de P2 = 1 bar. Déterminer le travail et le transfert thermique échangés par le gaz avec le milieu extérieur au cours de cette détente.
q. 2. Un récipient fermé par un piston mobile renferme 2 g d'hélium (gaz parfait monoatomique) dans les conditions
(P1 , V1). On opère une compression adiabatique de façon réversible qui amène le gaz dans les conditions (P2 , V2).
Sachant que P1=1 bar ; V1 = 10L ; p2 = 3 bar. Déterminer :
a) - le volume final V2
b) - le travail échangé par le gaz avec le milieu extérieur
c) - la variation d'énergie interne du gaz
d) - déduire la variation de température du gaz sans calculer sa température initiale.
On donne : = Cp/Cv = 5/3 ; R = 8,32 J.K-1 . mol-1.
q. 3. Calculer la variation d'énergie interne de chacun des systèmes suivants :
a) - un système absorbe Q = 2kJ tandis qu'il fournit à l'extérieur un travail W = 500 J.
b) - un gaz maintenu à volume constant cède Q = 5kJ.
c) - la compression adiabatique d'un gaz s'accomplit par un travail W = 80 J
Exercice 1 détente irréversible d'un gaz dans l'atmosphère ( énergie interne, enthalpie, entropie)
On considère un gaz parfait diatomique qui occupe un récipient calorifugé de volume V0 sous la pression p0 à la température T0. p0 est la pression à l'extérieure du récipient. On ouvre le robinet et le gaz se détend irréversiblement dans l'atmosphère. = 1,4 = 7/5
1. Exprimer la température T1 du gaz résiduel en fonction de T0.
2. Exprimer la variation de l'énergie interne en fonction de p0, V0, T0 et .
3. Même question pour l'enthalpie et l'entropie
Exercice 2 cycle décrit par un gaz parfait : rendement
Une mole de gaz parfait subit les transformations réversibles suivantes : état (1) à état (2) compression adiabatique ; état (2) à