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Transformation d’Énergie dans un Système Fermé

Exercice : Transformation d’Énergie en Thermodynamique

Transformation d’Énergie dans un Système Fermé

Contexte : Le Premier Principe de la ThermodynamiqueAussi connu comme la loi de conservation de l'énergie, il stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée..

Cet exercice explore l'application du premier principe de la thermodynamique à un système fermé gaz-piston, un modèle fondamental en ingénierie et en physique. Nous allons analyser comment l'ajout de chaleur à un gaz contenu dans un cylindre provoque une expansion, génère du travail, et modifie son énergie interne. Comprendre ces échanges d'énergie est crucial pour la conception de moteurs, de réfrigérateurs et de nombreux autres systèmes thermiques.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous permettra de manipuler les concepts clés de chaleur, travail et énergie interne, et de les relier à travers l'équation fondamentale du premier principe.

Objectifs Pédagogiques

  • Appliquer la loi des gaz parfaits pour déterminer les propriétés d'un système.
  • Calculer le travail de détente d'un gaz lors d'un processus isobare.
  • Calculer la variation de l'énergie interne d'un gaz parfait.
  • Appliquer et vérifier le premier principe de la thermodynamique.

Données de l'étude

Un cylindre vertical est fermé par un piston mobile sans frottement et contient du diazote (\(N_2\)), considéré comme un gaz parfait. Le système est initialement à l'équilibre. On chauffe lentement le gaz, ce qui provoque son expansion à pression constante.

Schéma du système Piston-Cylindre
Gaz (N2) V T Q > 0
Paramètre Description Valeur Unité
\(P_1\) Pression initiale (constante) 200 kPa
\(V_1\) Volume initial 0.1 \(m^3\)
\(T_1\) Température initiale 300 K
\(V_2\) Volume final 0.15 \(m^3\)
\(C_v\) Capacité thermique massique à volume constant du \(N_2\) 743 J/(kg·K)
\(R\) Constante des gaz parfaits 8.314 J/(mol·K)
\(M_{N2}\) Masse molaire du diazote (\(N_2\)) 28 g/mol

Questions à traiter

  1. Calculer la masse de diazote (\(m\)) dans le cylindre.
  2. Déterminer la température finale (\(T_2\)) du gaz.
  3. Calculer le travail (\(W\)) échangé par le gaz avec le milieu extérieur.
  4. Calculer la variation d'énergie interne (\(\Delta U\)) du gaz.
  5. En déduire la quantité de chaleur (\(Q\)) reçue par le gaz.

Les bases sur la Thermodynamique du Gaz Parfait

Pour résoudre cet exercice, plusieurs concepts fondamentaux sont nécessaires.

1. Loi des Gaz Parfaits
Elle relie la pression (\(P\)), le volume (\(V\)), la température (\(T\)) et la quantité de matière (\(n\) ou \(m\)) d'un gaz. \[ P V = n R T \quad \text{ou} \quad P V = m R_s T \] Où \(R_s\) est la constante spécifique du gaz (\(R_s = R/M\)).

2. Travail des forces de pression
Le travail reçu par le gaz lors d'une transformation est \(W = - \int_{V_1}^{V_2} P_{\text{ext}} dV\). Pour une transformation isobare (pression constante) et réversible, \(P_{\text{ext}} = P\), donc : \[ W = -P (V_2 - V_1) \]

3. Énergie Interne d'un Gaz Parfait
Pour un gaz parfait, la variation d'énergie interne (\(\Delta U\)) ne dépend que de la variation de température : \[ \Delta U = m C_v (T_2 - T_1) \]

4. Premier Principe de la Thermodynamique
Il exprime la conservation de l'énergie pour un système fermé : la variation de son énergie interne est égale à la somme du travail et de la chaleur échangés avec l'extérieur. \[ \Delta U = Q + W \]

Correction : Transformation d’Énergie dans un Système Fermé

Question 1 : Calculer la masse de diazote (\(m\)) dans le cylindre.

Principe

Pour trouver la masse de gaz, nous utilisons la loi des gaz parfaits qui décrit l'état du système à un instant donné. En connaissant la pression, le volume et la température à l'état initial, on peut en déduire la quantité de gaz, puis sa masse.

Mini-Cours

La loi des gaz parfaits est une équation d'état qui lie les variables macroscopiques d'un gaz. La version molaire (\(PV=nRT\)) est souvent utilisée en chimie, tandis que la version massique (\(PV=mR_sT\)) est plus courante en ingénierie et en thermodynamique appliquée, car elle relie directement les propriétés à la masse du fluide.

Remarque Pédagogique

La première étape dans la résolution d'un problème de thermodynamique est souvent de caractériser complètement l'état initial du système. Calculer la masse est une étape essentielle pour pouvoir déterminer ensuite les variations d'énergie.

Normes

Ce calcul ne fait pas appel à une norme spécifique (comme l'Eurocode en structure), mais à une loi physique fondamentale de la thermodynamique.

Formule(s)

Constante spécifique du gaz (\(R_s\))

\[ R_s = \frac{R}{M} \]

Loi des gaz parfaits (version massique)

\[ P_1 V_1 = m R_s T_1 \Rightarrow m = \frac{P_1 V_1}{R_s T_1} \]
Hypothèses

Le cadre de notre calcul repose sur les hypothèses suivantes :

  • Le diazote est assimilé à un gaz parfait.
  • Le système est à l'équilibre thermodynamique à l'état initial.
Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Pression initiale\(P_1\)200kPa
Volume initial\(V_1\)0.1\(m^3\)
Température initiale\(T_1\)300K
Masse molaire de N2\(M_{N2}\)28g/mol
Cste. des gaz parfaits\(R\)8.314J/(mol·K)
Astuces

Pour vérifier l'ordre de grandeur, souvenez-vous qu'une mole de gaz parfait dans les conditions normales (0°C, 1 atm) occupe 22.4 L. Ici, nous avons 100 L à 300 K et ~2 atm, on s'attend à avoir quelques moles, donc une masse de quelques centaines de grammes.

Schéma (Avant les calculs)
État initial du système
Gaz InitialP1, V1, T1
Calcul(s)

Conversion de la pression

\[ \begin{aligned} P_1 &= 200 \text{ kPa} \\ &= 200 \times 10^3 \text{ Pa} \end{aligned} \]

Conversion de la masse molaire

\[ \begin{aligned} M_{N2} &= 28 \text{ g/mol} \\ &= 28 \times 10^{-3} \text{ kg/mol} \end{aligned} \]

Calcul de la constante spécifique du diazote (\(R_s\))

\[ \begin{aligned} R_s &= \frac{R}{M_{N2}} \\ &= \frac{8.314 \text{ J/(mol·K)}}{28 \times 10^{-3} \text{ kg/mol}} \\ &\approx 296.9 \text{ J/(kg·K)} \end{aligned} \]

Calcul de la masse (\(m\))

\[ \begin{aligned} m &= \frac{P_1 V_1}{R_s T_1} \\ &= \frac{(200 \times 10^3 \text{ Pa}) \times (0.1 \text{ m}^3)}{(296.9 \text{ J/(kg·K)}) \times (300 \text{ K})} \\ &\approx 0.224 \text{ kg} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
État initial du système caractérisé
m = 0.224 kgP1, V1, T1
Réflexions

La masse calculée, 224 grammes, est une valeur plausible pour 100 litres de gaz à une pression de 2 bars. Cela confirme que nos calculs sont cohérents.

Points de vigilance

L'erreur la plus fréquente ici est l'oubli de la conversion des unités, notamment la pression (kPa en Pa) et la masse molaire (g/mol en kg/mol) pour obtenir une masse en kg.

Points à retenir

La loi des gaz parfaits sous sa forme massique \(PV=mR_sT\) est un outil essentiel pour déterminer la masse d'un gaz à partir de ses propriétés macroscopiques.

Le saviez-vous ?

L'idée que les gaz sont constitués de particules en mouvement constant a été proposée bien avant d'être prouvée. C'est Daniel Bernoulli, au 18ème siècle, qui a le premier formulé une théorie cinétique des gaz, jetant les bases de la loi que nous utilisons aujourd'hui.

FAQ
Pourquoi utiliser la constante \(R_s\) et pas \(R\) ?

Nous pourrions utiliser \(R\) et calculer d'abord le nombre de moles \(n = PV/RT\), puis convertir en masse avec \(m = n \times M\). L'utilisation de la constante spécifique \(R_s\) permet de trouver directement la masse, ce qui est souvent plus direct en ingénierie.

Résultat Final
La masse de diazote dans le cylindre est d'environ 0.224 kg.
A vous de jouer

Si la pression initiale était de 300 kPa, quelle serait la nouvelle masse de gaz (en kg) ?

Question 2 : Déterminer la température finale (\(T_2\)) du gaz.

Principe

La transformation s'effectue à pression constante (isobare). Pour un gaz parfait subissant une telle transformation, il existe une relation de proportionnalité directe entre le volume et la température absolue, connue sous le nom de loi de Charles.

Mini-Cours

La loi de Charles (\(V/T = \text{constante}\) à \(P\) constante) est une conséquence directe de la loi des gaz parfaits. Si \(PV=nRT\) et que \(P\), \(n\), \(R\) sont constants, alors \(V\) est directement proportionnel à \(T\). Cela signifie que si l'on double la température absolue d'un gaz à pression constante, son volume doublera également.

Remarque Pédagogique

Avant tout calcul, essayez d'anticiper le résultat. Ici, le gaz est chauffé et son volume augmente (\(V_2 > V_1\)). On s'attend donc logiquement à ce que la température finale soit supérieure à la température initiale (\(T_2 > T_1\)).

Normes

Ce calcul se base sur une loi physique, pas une norme réglementaire.

Formule(s)

Loi de Charles pour une transformation isobare

\[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \Rightarrow T_2 = T_1 \times \frac{V_2}{V_1} \]
Hypothèses

Ce calcul est valide sous les hypothèses suivantes :

  • Le gaz est parfait.
  • La transformation est isobare (pression constante).
  • La quantité de matière (masse) est constante (système fermé).
Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Volume initial\(V_1\)0.1\(m^3\)
Volume final\(V_2\)0.15\(m^3\)
Température initiale\(T_1\)300K
Astuces

Le rapport \(V_2/V_1\) est un facteur d'échelle. Ici, le volume est multiplié par 1.5, donc la température absolue doit également être multipliée par 1.5.

Schéma (Avant les calculs)
Diagramme P-V de la transformation
VP1V12V2P1=P2
Calcul(s)

Calcul de la température finale

\[ \begin{aligned} T_2 &= T_1 \times \frac{V_2}{V_1} \\ &= 300 \text{ K} \times \frac{0.15 \text{ m}^3}{0.1 \text{ m}^3} \\ &= 300 \times 1.5 \\ &= 450 \text{ K} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Diagramme T-V de la transformation
VT10.1300K20.15450K
Réflexions

La température a augmenté de 150 K (ou 150°C). Cette augmentation d'agitation thermique des molécules est ce qui leur a permis de "pousser" plus fort sur le piston pour augmenter le volume.

Points de vigilance

L'erreur la plus grave serait d'utiliser les températures en degrés Celsius. Les lois des gaz parfaits sont basées sur l'échelle de température absolue (Kelvin).

Points à retenir

Pour une transformation isobare d'un gaz parfait, le volume et la température absolue sont directement proportionnels : \(V \propto T\).

Le saviez-vous ?

Jacques Charles, qui a formulé cette loi vers 1787, était un passionné d'aéronautique. Il a été l'un des premiers à utiliser l'hydrogène, un gaz bien plus léger que l'air chaud utilisé par les frères Montgolfier, pour faire voler ses ballons.

FAQ
Pourquoi la pression ne change-t-elle pas ?

Dans ce montage, le piston est mobile et la pression extérieure est constante (pression atmosphérique + poids du piston). Pour que le piston soit en équilibre mécanique, la pression du gaz doit à tout instant égaler cette pression extérieure. Le gaz se détend donc juste assez pour maintenir cette pression constante.

Résultat Final
La température finale du gaz est de 450 K.
A vous de jouer

Si le volume final n'était que de 0.12 \(m^3\), quelle serait la température finale (en K) ?

Question 3 : Calculer le travail (\(W\)) échangé par le gaz avec le milieu extérieur.

Principe

Le gaz se détend en repoussant le piston. Il fournit donc du travail au milieu extérieur. Par convention, un travail fourni par le système est compté négativement. Comme la pression est constante, le calcul est direct.

Mini-Cours

Le travail des forces de pression est l'énergie mécanique échangée due à un changement de volume. L'expression générale est \(W = - \int P_{\text{ext}} dV\). Le signe "moins" vient de la convention : si le volume augmente (\(dV>0\), détente), le système fournit du travail à l'extérieur, donc \(W\) doit être négatif.

Remarque Pédagogique

Le travail est une énergie en transit, elle n'est pas "stockée" dans le système. C'est une des deux manières, avec la chaleur, de faire varier l'énergie interne d'un système.

Normes

La convention de signe pour le travail (\(W<0\) pour un travail fourni par le système) est la plus répandue en physique et ingénierie, bien que la convention inverse soit parfois utilisée en chimie.

Formule(s)

Travail d'une transformation isobare

\[ W = -P (V_2 - V_1) \]
Hypothèses
  • La transformation est isobare.
  • La transformation est "quasi-statique" (suffisamment lente pour que la pression interne soit toujours égale à la pression externe), ce qui nous permet d'utiliser \(P\) au lieu de \(P_{ext}\).
Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Pression constante\(P\)200kPa
Volume initial\(V_1\)0.1\(m^3\)
Volume final\(V_2\)0.15\(m^3\)
Astuces

Visualisez le travail comme l'aire du rectangle sous la courbe du processus sur un diagramme P-V. La hauteur du rectangle est \(P\) et sa largeur est \(\Delta V = V_2 - V_1\).

Schéma (Avant les calculs)
Aire représentant le travail sur le diagramme P-V
VPV1V2PAire = |W|
Calcul(s)

Conversion de la pression

\[ \begin{aligned} P &= 200 \text{ kPa} \\ &= 200 \times 10^3 \text{ Pa} \end{aligned} \]

Calcul du travail

\[ \begin{aligned} W &= -P (V_2 - V_1) \\ &= -(200 \times 10^3 \text{ Pa}) \times (0.15 \text{ m}^3 - 0.1 \text{ m}^3) \\ &= -(200 \times 10^3) \times (0.05) \\ &= -10000 \text{ J} \\ &= -10 \text{ kJ} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Valeur du Travail Représentée sur le Diagramme P-V
VP0.10.15200kPa|W| = 10 kJ
Réflexions

Le résultat est négatif, ce qui signifie que le système (le gaz) a fourni 10 kJ d'énergie au milieu extérieur (en soulevant le piston). Cette énergie a été "dépensée" par le gaz.

Points de vigilance

Le principal point de vigilance est la convention de signe. Une erreur de signe sur le travail entraînera une erreur sur le calcul de la chaleur à la question suivante.

Points à retenir

Pour une détente, le travail est négatif. Pour une compression, le travail est positif. Pour une transformation isobare, le calcul se simplifie en \(W = -P \Delta V\).

Le saviez-vous ?

Le concept de travail a été formalisé dans le contexte des machines à vapeur au 18ème siècle. Les ingénieurs comme James Watt cherchaient à quantifier "l'efficacité" de leurs machines, c'est-à-dire combien de travail utile (pomper de l'eau, soulever une charge) elles pouvaient produire pour une quantité de charbon brûlée donnée.

FAQ
Si la pression n'était pas constante, comment calculerait-on le travail ?

Il faudrait connaître la relation entre \(P\) et \(V\) tout au long de la transformation (par exemple, \(PV^\gamma = \text{cte}\) pour un processus adiabatique) et calculer l'intégrale \(W = - \int_{V_1}^{V_2} P(V) dV\).

Résultat Final
Le travail échangé par le gaz est de -10 kJ.
A vous de jouer

Si le gaz avait été compressé de 0.15 \(m^3\) à 0.1 \(m^3\) à la même pression, quel aurait été le travail reçu (en kJ) ?

Question 4 : Calculer la variation d'énergie interne (\(\Delta U\)) du gaz.

Principe

Pour un gaz parfait, l'énergie interne est une mesure de l'énergie cinétique microscopique de ses molécules. Elle ne dépend que de la température. Comme la température du gaz a augmenté, son énergie interne doit également avoir augmenté.

Mini-Cours

C'est la première loi de Joule qui stipule que pour un gaz parfait, l'énergie interne ne dépend que de la température. Cela vient du fait que, dans le modèle du gaz parfait, on néglige les forces d'interaction entre les molécules. L'énergie potentielle d'interaction est donc nulle, et l'énergie interne se résume à la somme des énergies cinétiques des molécules, qui est directement liée à la température.

Remarque Pédagogique

Contrairement au travail et à la chaleur qui sont des énergies échangées (des transferts), l'énergie interne est une énergie "stockée" dans le système. C'est une fonction d'état : sa variation ne dépend que de l'état initial et de l'état final, pas du chemin suivi.

Normes

Il s'agit encore ici d'une loi fondamentale de la physique.

Formule(s)

Variation d'énergie interne d'un gaz parfait

\[ \Delta U = m C_v (T_2 - T_1) \]
Hypothèses
  • Le diazote est un gaz parfait.
  • La capacité thermique massique à volume constant, \(C_v\), est constante sur la plage de température considérée.
Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Masse de gaz\(m\)0.224kg
Capacité thermique\(C_v\)743J/(kg·K)
Température initiale\(T_1\)300K
Température finale\(T_2\)450K
Astuces

Vérifiez que \(\Delta T = T_2 - T_1\) est positif si le gaz a été chauffé, et négatif s'il a été refroidi. Le signe de \(\Delta U\) sera le même que celui de \(\Delta T\).

Schéma (Avant les calculs)
Agitation moléculaire et Énergie Interne
État 1 (T1)État 2 (T2 > T1)
Calcul(s)

Calcul de la variation d'énergie interne

\[ \begin{aligned} \Delta U &= m C_v (T_2 - T_1) \\ &= (0.224 \text{ kg}) \times (743 \text{ J/(kg·K)}) \times (450 \text{ K} - 300 \text{ K}) \\ &= 0.224 \times 743 \times 150 \\ &\approx 24967 \text{ J} \\ &\approx 25.0 \text{ kJ} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Augmentation de l'Énergie Interne
UÉtat 1État 2ΔU = +25 kJ
Réflexions

L'énergie interne du gaz a augmenté de 25 kJ. Cette énergie a été stockée par le gaz sous forme d'agitation thermique accrue de ses molécules.

Points de vigilance

Attention à ne pas utiliser la capacité thermique à pression constante (\(C_p\)) pour calculer \(\Delta U\). La formule \(\Delta U = m C_v \Delta T\) est toujours vraie pour un gaz parfait, que la transformation soit isochore, isobare ou autre.

Points à retenir

La variation d'énergie interne d'un gaz parfait est toujours \(\Delta U = m C_v \Delta T\), quel que soit le type de transformation.

Le saviez-vous ?

Le concept d'énergie interne a été introduit par Rudolf Clausius et William Rankine au milieu du 19ème siècle. C'était une étape conceptuelle majeure pour passer d'une vision de la chaleur comme un "fluide" (le calorique) à une vision de la chaleur comme une forme de transfert d'énergie.

FAQ
Pourquoi utilise-t-on \(C_v\) alors que le volume change ?

C'est un point de confusion fréquent. Par définition, \(C_v\) est le coefficient liant la variation d'énergie interne à la variation de température. Même si le volume change, pour un gaz parfait, l'énergie interne ne dépend QUE de la température, et \(C_v\) est le coefficient de proportionnalité, peu importe le processus.

Résultat Final
La variation d'énergie interne du gaz est d'environ 25.0 kJ.
A vous de jouer

Si la température finale n'avait été que de 350 K, quelle aurait été la variation d'énergie interne (en kJ) ?

Question 5 : En déduire la quantité de chaleur (\(Q\)) reçue par le gaz.

Principe

Le premier principe de la thermodynamique est une loi de conservation de l'énergie. Il énonce que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite. L'énergie ajoutée à un système (chaleur Q) doit se retrouver quelque part : soit elle augmente l'énergie stockée (ΔU), soit elle est utilisée pour effectuer un travail (W).

Mini-Cours

L'équation \(\Delta U = Q + W\) est un bilan énergétique. \(\Delta U\) représente la variation du "compte en banque" d'énergie du système. \(Q\) et \(W\) sont les "dépôts" ou "retraits". Une chaleur reçue (\(Q>0\)) est un dépôt. Un travail reçu (\(W>0\)) est aussi un dépôt. Un travail fourni (\(W<0\)) est un retrait.

Remarque Pédagogique

Cette dernière question est une synthèse. Elle utilise tous les résultats précédents pour boucler le bilan énergétique de la transformation. C'est le point culminant de l'exercice.

Normes

Le Premier Principe est une loi universelle de la physique, c'est le plus haut niveau de "règle" qui soit.

Formule(s)

Premier principe de la thermodynamique

\[ \Delta U = Q + W \Rightarrow Q = \Delta U - W \]
Hypothèses

La seule hypothèse nécessaire est que le système est fermé (pas d'échange de matière), ce qui est le cas ici.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Variation d'énergie interne\(\Delta U\)+25.0kJ
Travail échangé\(W\)-10.0kJ
Astuces

Pour une transformation isobare, il existe une formule directe pour la chaleur : \(Q = m C_p \Delta T\). On peut l'utiliser pour vérifier notre résultat. Avec \(C_p = C_v + R_s \approx 1039.9\) J/(kg·K), on trouve \(Q = 0.224 \times 1039.9 \times 150 \approx 34.9\) kJ. La correspondance est excellente !

Schéma (Avant les calculs)
Bilan Énergétique du Système
Système (Gaz)ΔU = ?Q > 0W < 0
Calcul(s)

Calcul de la quantité de chaleur

\[ \begin{aligned} Q &= \Delta U - W \\ &= (25.0 \text{ kJ}) - (-10.0 \text{ kJ}) \\ &= 25.0 \text{ kJ} + 10.0 \text{ kJ} \\ &= 35.0 \text{ kJ} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Diagramme de Sankey du Bilan Énergétique
Q = 35 kJΔU = 25 kJ|W| = 10 kJ
Réflexions

Sur les 35 kJ de chaleur fournis au gaz, 10 kJ (environ 29%) ont été convertis en travail mécanique utile, et 25 kJ (environ 71%) ont servi à augmenter la température et l'énergie interne du gaz. C'est le principe de base d'un moteur thermique.

Points de vigilance

L'erreur la plus commune est une erreur de double négation : calculer \(25 - 10\) au lieu de \(25 - (-10)\). Il faut toujours être très méthodique avec les signes en thermodynamique.

Points à retenir

Le premier principe \(\Delta U = Q + W\) est un bilan d'énergie. L'énergie qui entre doit égaler l'énergie qui sort plus l'énergie qui est stockée.

Le saviez-vous ?

Sadi Carnot, un ingénieur français, a posé les bases de la thermodynamique en 1824 dans son ouvrage "Réflexions sur la puissance motrice du feu". Il a montré qu'il existe une limite fondamentale à l'efficacité avec laquelle la chaleur peut être convertie en travail, une idée qui a mené au second principe de la thermodynamique.

FAQ
Toute la chaleur est-elle convertie en travail ?

Non, et c'est un point fondamental. Comme le montre ce calcul, une partie de la chaleur sert à augmenter l'énergie interne. Le second principe de la thermodynamique démontre même qu'il est impossible de construire une machine qui convertirait 100% de la chaleur reçue en travail de manière cyclique.

Résultat Final
La quantité de chaleur reçue par le gaz est de 35.0 kJ.
A vous de jouer

Un système subit une transformation où son énergie interne diminue de 15 kJ (\(\Delta U = -15\) kJ) et il fournit 5 kJ de travail (\(W = -5\) kJ). A-t-il reçu ou cédé de la chaleur, et combien (en kJ) ?

Outil Interactif : Simulateur d'Expansion Isobare

Utilisez les curseurs pour modifier le volume initial et final du gaz et observez en temps réel l'impact sur le travail fourni et la température finale, pour une pression constante de 200 kPa et une température initiale de 300 K.

Paramètres d'Entrée
0.10 \(m^3\)
0.15 \(m^3\)
Résultats Clés
Travail Fourni (kJ) -
Température Finale (K) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Lors d'une détente isobare d'un gaz parfait, que peut-on dire du travail \(W\) et de la chaleur \(Q\) ?

2. L'énergie interne d'une masse donnée de gaz parfait ne dépend que de...

3. Que stipule le premier principe de la thermodynamique ?

4. Si un système fournit 20 kJ de travail et que son énergie interne augmente de 50 kJ, quelle quantité de chaleur a-t-il reçue ?

5. Une transformation isobare signifie que...

Système Fermé
Un système qui peut échanger de l'énergie (chaleur, travail) avec son environnement, mais pas de matière.
Processus Isobare
Une transformation thermodynamique qui se déroule à pression constante.
Énergie Interne (\(U\))
La somme de toutes les énergies microscopiques (cinétiques et potentielles) des particules constituant le système. Pour un gaz parfait, elle ne dépend que de la température.
Travail Thermodynamique (\(W\))
L'énergie transférée entre un système et son environnement via un changement de volume contre une pression extérieure.
Chaleur (\(Q\))
L'énergie transférée entre un système et son environnement en raison d'une différence de température.
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