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Exercices de thermodynamique

Thermodynamique Révisions PTSI Transformations d ? un gaz parfait Une masse m de gaz parfait occupe sous la pression P bar à la température T K le volume V m Les chaleurs massiques de ce gaz sont constantes cp kJ kg ?? K ?? et cV kJ kg ?? K ?? A partir de l'état E qui vient d'être dé ?ni le gaz subit évolutions réversibles qui le ramènent à l'état E en passant par les états E E E Calculer la constante massique r R M relative à ce gaz le rapport ?? des chaleurs massiques et la masse m de gaz présente dans le cylindre On comprime le gaz de façon adiabatique jusqu'à la pression P bars Calculer le volume V et la température T Partant de l'état E on échau ?e le gaz à pression constante en lui fournissant la quantité de chaleur Q kJ il se trouve alors dans l'état E Calculer V et T A partir de E on réalise une détente adiabatique jusqu'au volume initiale V Le gaz se trouve alors dans l'état E Calculer P et T Le gaz est refroidi à volume constant jusqu'à la température T Calculer la quantité de chaleur q cédée par le gaz lors de cette transformation Dessiner l'allure du cycle en coordonnées P V Calculer le travail W fourni par le gaz au cours de ce cycle et le rendement du cycle que l'on comparera au rendement du cycle de Carnot e ?ectué entre les mêmes températures extrêmes Mélange de gaz Deux réservoirs A et B aux parois indéformables contiennent de l ? azote qui se comporte comme un gaz parfait Les mesures de température de pression et de volume donnent dans A C bar m dans B C bar m On donne pour l ? azote M g mol ?? R J K mol Calculer les masses d ? azote dans A et dans B Après mise en communication des deux réservoirs un équilibre s ? instaure pour une pression P e bar Calculer la température ? e à l ? équilibre La mise en communication se fait sans mise en jeu de travail Calculer le transfert thermique reçu par le gaz au cours de cette opération On renouvelle l ? expérience précédente mais l ? ensemble des deux réservoirs est parfaitement calorifugé Déterminer la nouvelle température d ? équilibre Que peut-on dire de la variation d ? entropie du gaz Phénomènes irréversibles Dé ?nir ce qu'est une transformation réversible Donner deux exemples de phénomènes à l'origine de l'irréversibilité d'une transformation Illustration du principe d'entropie maximale Deux cylindres de même section S contenant deux gaz qui peuvent être di ?érents sont fermés par deux pistons étanches Ces deux pistons sont solidaires en ce sens que leurs axes restent verticaux et sont attachés aux bras d'un levier dont le point ?xe est deux fois plus près du premier cylindre que du second comme indiqué sur la ?gure Les deux cylindres reposent sur une table qui conduit la