Exercice complet sur la thermodynamique : concepts et applications
Cet exercice aborde les concepts clés de la thermodynamique, y compris les lois fondamentales, les systèmes thermodynamiques et leurs applications pratiques. Les étudiants apprendront à résoudre des problèmes complexes liés à l'énergie, à la chaleur et aux transformations thermodynamiques.
Physique- 1. Comprendre les quatre lois de la thermodynamique
- 2. Identifier les différents types de systèmes : ouverts, fermés et isolés
2) calculer le volume occupé par une mole d'un gaz parfait `a la température de 0◦c sous la pression atmosphérique normale en déduire l'ordre de grandeur de la
- 3. Appliquer le premier principe de la thermodynamique : conservation de l'énergie
- 4. Explorer le deuxième principe : entropie et direction des processus
- 5. Analyser les cycles thermodynamiques comme le cycle Carnot
- 6. Utiliser des diagrammes P-V et T-S pour visualiser les processus
- 7. Calculer le travail effectué par un système au cours d'une transformation
- 8. Étudier les applications pratiques en ingénierie thermique
- 9. Résoudre des problèmes impliquant des changements d'état (fusion, vaporisation)
- 10. Relier la thermodynamique à d'autres domaines scientifiques comme la chimie.
Exercice 1 : cas d'un gaz soit une mole de gaz subissant une compression quasi statique et isotherme de ( p0 t0 ) à ( 2 p0 t0 )
Pression et température thermodynamiques exercice 1 1 on se propose d'établir l'identification de la pression thermodynamique pthermo à la pression p telle
Qu'est-ce que la thermodynamique ?
La thermodynamique étudie les échanges de matière et d’énergie qui ont lieu entre un milieu matériel appelé système et son environnement appelé extérieur. il n’est pas possible de résoudre un problème de thermodynamique tant que l’on n’a pas défini avec précision ces deux entités.
Comment calculer la thermodynamique ?
La thermodynamique on a : ∆ua-b = w + q 2.52 donc: ∆sa-b(adiab. irrev) = 2.52 cal/k exercice 11 en prenant certaines précautions, il est possible de maintenir l’eau liquide à -10 °c à l’état de surfusion, lorsque la cristal isation commence, elle est très rapide et irréversible. on considère une mole d
Il couvre en quatre chapitres les notions de base de la thermodynamique et les machines thermiques chaque chapitre commence par un résumé de cours mettant l'
1. quelle est la forme de l’eau sur les différents segments de la courbe ? 2. calculer les capacités calorifiques massiques de l’eau sous sa forme solide et liquide. 3. calculer la capacité calorifique molaire de la vapeur d’eau. 4. calculer les chaleurs latentes de liquéfaction et de vaporisation de l’eau. données : m(h. 2. o ...
Quels sont les principes de la thermodynamique ?
En e et, un énoncé dans un domaine scientifique quelconque qui contredirait les principes ff de la thermodynamique serait immédiatement mis en dé-faut. la thermodynamique apparaît donc comme « la science des transformations de l’énergie, de la matière et des états d’équilibre ». il existe deux approches de la thermodynamique :
Quels exercices sont courants en thermodynamique ?
Tu peux t’entraîner à faire cet exercice ! les exercices avec masse et piston sont assez courants en thermodynamique. en voici un assez classique, tu pourras trouver des énoncés légèrement différents mais similaires. on considère un cylindre aux parois athermanes fermé par un piston.
Avant-propos
L’enseignement de la thermodynamique macroscopique rencontre des difficultés in-hérentes à la nature même du sujet. C’est en e et l’une des rares disciplines scienti-fiques qui s’appuie sur un nombre très restreint ff de principes dont découlent, en toute logique, les di érentes lois de la thermodynamique
Remerciements
Cet ouvrage s’inspire directement de l’enseignement de thermodynamique donné aux élèves de 1re année de l’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse ainsi qu’aux élèves, en 2e année de ce même institut, suivant la pré-orientation « Ingé-nierie Chimique et Biochimique et Environnement »
Introduction
Le terme « thermodynamique » vient de deux mots grecs : thermos (le feu) et du-namicos (la puissance). Cette discipline apparaît donc comme la science qui traite des relations entre les phénomènes thermiques et les phénomènes mécaniques
Notions
FONDAMENTALES 1 Comme tout spécialiste, le thermodynamicien utilise des termes auxquels il donne un sens très précis. Il est important de bien assimiler le sens de chacun d’entre eux afin d’appréhender au mieux les lois de la thermodynamique
1.1 la notion de systÈme
La thermodynamique étudie les échanges de matière et d’énergie qui ont lieu entre un milieu matériel appelé système et son environnement appelé extérieur. Il n’est pas possible de résoudre un problème de thermodynamique tant que l’on n’a pas défini avec précision ces deux entités.
1.1.1 dén ition
La thermodynamique classique s’intéresse à des systèmes macroscopiques dont la définition est donnée ci-dessous. Dénition Un système macroscopique est la portion d’espace, limitée par une surface réelle ou fictive, contenant la matière étudiée. Il est constitué d’un grand nombre de par-ticules (atomes ou molécules)
Figure 1.1– La notion de système. judicieux d’adopter comme système la seule masse gazeuse. Dès lors l’extérieur sera constitué par tout le reste (organes liés au piston et piston lui-même, parois du cy-lindre, atmosphère environnante, etc.)
Lors des échanges entre un système et l’extérieur, on distingue les transferts de ma-tière et les transferts d’énergie. Par convention, celle dite du banquier, tout ce que le système reçoit de l’extérieur est compté positivement, tandis que tout ce qu’il cède à l’extérieur est compté négativement
Décrire l’état d’un système, c’est préciser la valeur d’un nombre minimum de gran-deurs physiques aisément mesurables, les variables d’état indépendantes. Ces va-riables indépendantes permettent de reconstituer expérimentalement et sans ambi-guïté l’état macroscopique du système avec un ensemble de propriétés parfaitement définies
La thermodynamique macroscopique que nous abordons dans cet ouvrage ne concerne que les systèmes qui n’ont pas de mémoire. Nous n’étudierons donc pas les systèmes dont l’état actuel dépend d’un état antérieur (phénomène d’aimantation rémanente, trempe ou recuit d’un acier, etc.)
Les systèmes thermodynamiques se divisent tous en deux groupes : les systèmes homogènes et les systèmes hétérogènes. Cette classification s’appuie sur la notion de phase dont voici la définition : Dénition Une phase est une région de l’espace dans laquelle toutes les grandeurs intensives sont des fonctions continues des coordonnées de l’espace
1.2 Évolution d’un systÈme
La thermodynamique macroscopique s’intéresse aux échanges d’énergie entre un système et l’extérieur lors de son évolution entre di érents états d’équilibre. Les énergies mises en jeu sont étroitement liées aux conditions ff d’évolution imposées au système.
Dans un système en état de repos, il n’y a pas d’échange d’énergie ni avec le milieu extérieur ni entre les di érentes parties du système. Un état de repos n’est pas forcé-ment un état d’équilibre
1.2.2 la notion de transformation
Dénition On appelle transformation toute évolution du système d’un état initial vers un état final et ce sous l’influence d’une perturbation, c’est-à-dire une modification du milieu extérieur. Lors d’une transformation, le système passe par un nombre plus ou moins important d’états intermédiaires
A) la transformation irréversible
Elle est induite par une modification brusque du milieu extérieur. Le système évolue alors plus ou moins rapidement vers l’état final en passant par des états intermédiaires mal définis pour lesquels il est di cile de préciser les valeurs des variables qui ca-ractérisent le système
B) la transformation quasi statique
Elle correspond à une modification progressive du milieu extérieur en laissant au système le temps de se mettre en équilibre à chaque étape. Le système passe donc par des états d’équilibre intermédiaires d’autant plus nombreux que ces étapes sont elles-mêmes nombreuses
C) la transformation réversible
Elle est constituée par une succession d’états d’équilibre infiniment voisins. C’est le cas limite de la transformation quasi statique, ce qui implique : que la transformation soit extrêmement progressive ; que l’on connaisse à chaque instant les valeurs des paramètres du système ; qu’il soit possible de revenir en arrière à tout instant.
