BOSS DES GEEADISTES BIO2
COMMISSION PHYSIQUE : SUJET DE
THERMODYNAMIQUE
EXERCICE1
Première partie : Question de cours.
1- Décrire l’expérience de la détente de Joule-Gay Lussac.
2- Montrer que cette expérience teste si un gaz satisfait à la première loi de Joule, c’est-à-dire si son énergie interne ne dépend que de sa température. 3- Un gaz parfait satisfait-il à cette loi ?
4- Montrer qu’il satisfait à la deuxième loi de Joule, c’est-à-dire que son enthalpie ne dépend que de sa température.
5- Définir les capacités thermiques Cv,p à volume constant et C à pression constante d’un système quelconque. Qu’y a-t-il de particulier pour un gaz parfait ?
6- Démontrer la relation de Mayer exprimant Cp – Cv.
7- Démontrer la loi de Laplace, en donnant aussi précisément que possible ses conditions de validité.

Deuxième partie
Un gaz parfait, de rapport des capacités thermiques γ=5/3, est en équilibre dans l’état d’équilibre (Pi,Vi,Ti). On fait passer brutalement la pression extérieure, c’est-à-dire la pression que lui applique le milieu extérieur, là où le mouvement est possible de Pi à Pf =aPi. Le gaz se met en mouvement, tandis que la pression extérieure reste fixée à Pi ; il s’immobilise finalement dans un état Pf,Vf,Tf. Pendant ce moment, il n’échange pas de chaleur avec le milieu extérieu
8- Appliquer le premier principe à cette transformation. En déduire le volume final V en fonction de V, a et γ.
« Que votre cœur ne se trouble point. Croyez en Dieu, croyez en moi. » Jean 14 :1

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9- Soit Vf le volume final pour une transformation quasi statique adiabatique avec la même variation de pression. Exprimer V’f en fonction de Vi, a et γ.
10- Calculer la limite de [(V’f-Vi)∕Vi ∕ (Vf-Vi)∕Vi] quand a tend vers 1.
Interprétez.

EXERCICE2
Une grandeur physique x est fonction de t, température Celsius. On remplace la loi x(t) par une relation linéaire affine passant par les points [ t
= 0 °C (fusion de la glace sous la pression