[PDF] Série de TD n°01 Thermodynamique

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Faculté des Sciences

Département de Chimie

Série de TD n°01, Thermodynamique

Exercice 1

1. Classer les systèmes suivants en ouvert, fermé ou isolé et préciser la nature des échanges

(matière et/ou énergie) qui existent entre chaque système et le milieu extérieur : Vous (oui, vous en face de ce papier), Un arbre, une voiture qui roule, un poste de TV

2. Parmi les variables suivantes, quelles sont celles qui sont intensives et celles qui sont

extensives ? a) Pression d) Température g) Volume molaire j) Surface b) Volume e) Fraction molaire d'un constituant i h) Energie k) Vitesse c) Masse f) Concentration molaire i) Puissance l) Masse volumique

Exercice 2

1. Citer les lois des gaz parfaits.

2. Un cylindre contient 765 mL de gaz de propane à la pression de 1,25·105 Pa. Quel serait le

volume occupé par ce gaz si la pression était ramené à 105 Pa ?

3. Une masse de dioxygène est entreposé dans un récipient rigide à une pression de 1,63·105 Pa

et à une température de -50°C. A quelle température faut-il porter le récipient pour rendre la

pression deux fois plus grande ?

4. Une quantité d'hĠlium gazeudž occupe un ǀolume de 22,4 L ă 0ΣC. Yuel sera le ǀolume de ce gaz

si la température est de 25°C et que la pression reste constante ?

Exercice 3

m. Si la pression est de 730 torrs et que la température est égale à 82 °F, quelle est la masse

être assimilé à un gaz parfait ?

4. Calculer la pression d'une mole de ǀapeur d'eau ă 300 K correspondant à V = 20 L puis V = 1 L.

Effectuer les mġmes calculs en considĠrant la ǀapeur d'eau comme gaz parfait. En dĠduire les

erreurs relatives commises lors de cette supposition. Conclure.

Données : M(He) = 4 g·mol-1; a = 5,464 L2·atm·mol-2 ; b = 0,031 L·mol-1 ; R = 0,082 L·atm·mol-1·K-1.

2/2

Exercice 4

1. On introduit dans un récipient initialement vide, de volume V = 6,00 L constant, n0 mole de

monoxyde de diazote gazeux N2O à la température Ʌൌ 600° C, la pression initiale étant

p0 = 0,49 atm. Déterminer la quantité de matière initiale n0. On assimile le gaz à un gaz parfait.

2. Après un certain temps et à la même température, ce gaz se décompose en diazote (N2) et en

dioxygène (O2), la pression dans le récipient est alors pf = 0,65 atm. Écrire l'équation de la réaction

de décomposition de l'oxyde de diazote.

3. Construire le tableau d'avancement de la réaction en nombres de moles et donner la quantité

5. Calculer les fractions molaires et en déduire les pressions partielles.

6. Calculer la masse molaire du mélange gazeux.

Donnée : R = 0,082 L·atm·mol-1·K-1, M(N) = 14 g·mol-1, M(O) = 16 g·mol-1.

Exercices supplémentaires

Exercice 1

de 2·105 Pa est de 0,5 L. Calculer son volume à 0°C et 105 Pa.

2. Un échantillon de CO2, gaz considéré parfait, occupe un volume de 1L à -20°C sous une pression

de 1 atm. On réduit son volume à moitié et on augmente la température à 40°C. Quelle sera la

pression finale ?

de 105 Pa. A quelle température faut-il porter ce gaz pour que le volume double et que la pression

soit de 1,5·105 Pa ? Rép : 1. V = 938 mL. 2. p = 2,5·105 Pa. 3. T = 879 K.

Exercice 2

1. Un mélange d'air ă 1,01ͼ105 Pa contient 0,78 mol de diazote, 0,2 mol de dioxygène et 0,02 mol

de dioxyde de carbone. Calculer la pression partielle exercée par chacun des gaz.

2. Un cylindre de gaz comprimé est étiqueté " composition (fraction molaire) : 0,045 H2S,

0,030 CO2, le reste N2 ». Le manomètre affiche 4661 kPa. Calculez la pression partielle de chacun

de ces gaz. Rép : 1. p(N2) = 7,9·105 Pa, p(O2) = 2·105 Pa, p(CO2) =2·105 Pa.

2 . p(H2S) = 2,09·105 Pa. p(CO2) = 1,4·105 Pa. p(N2) =4,31·106 Pa.

3/2 Corrigé de la Série de TD n°01, Thermodynamique

Exercice 1

1. Systèmes ouverts : moi (ou vous), un arbre, une voiture en mouvement. Systèmes fermés : un post de TV allumé, le liquide d'un thermomètre.

Systèmes isolés : du café chaud dans une bouteille thermos, l'univers (seul système parfaitement

isolé).

2. Parmi les variables suivantes, quelles sont celles qui sont intensives et celles qui sont

extensives ?

Varaibles

intensives Pression, température, vitesse, masse volumique

Variables

extensives Volume, masse, fraction molaire, concentration molaire, volume molaire,

énergie, puissance, surface,

Exercice 2

1. Le volume du gaz :

On utilise la loi de Boyle-Mariotte: p1V1 = p2V2

ଵ଴ఱ ; V2 = 959 mL

2. La température du gaz :

On utilise la loi de Charles : ௣భ

T2 = p2·்భ

௣భ , et sachant que : p2 = 2·p1. T2 = 2·T1 ; T2 = 2·(273-50) = 446 K = 173°C.

3. Le volume:

Exercice 3 :

2. Masse de l'hĠlium :

2൉4

4/2

4. Calculs des pressions de la ǀapeur d'eau :

Volume Pression en tant que

Gaz réel

Pression en tant que

Gaz parfait

Erreur relative =

V1 = 20 L p1 = 1,22 atm p1 = 1,23 atm 0,8 %

V2 = 1 L p2 = 19,93 atm p2 = 24,6 atm 23,5 %

Exercice 4 :

1. n0 = 0,041 mol

3. (réaction chimique équilibrée) :

À temps initial (mol) Avancement : 0 n0 = 0,041 0 0 n0

À temps intermédiaire

(mol) Avancement : x n0 - 2x 2x x n0+x

À temps final (mol) Avancement :

xmax n0 - 2xmax 2xmax xmax n0+ xmax nf = n0 + xmax tf. C ƒ—"ƒ‹- ƒ—••‹ Žƒ ""‡••‹‘ǣ 6

diazote ne s'est pas complğtement dissociĠ. Calculons le ͨ ݔ௠௔௫ » réel qui correspond à pf = 0,65 atm.

À la même température T = 873,15 K et au même volume V = 6,00 L, on trouve : 5/2

5. Fractions molaires et pressions partielles :

6. Masse molaire M du mélange gazeux :

୧൉24 ൉24 6quotesdbs_dbs11.pdfusesText_17

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