Propriétés Thermodynamiques d’un Gaz Parfait
Contexte : La thermodynamique des gaz parfaitsModèle théorique décrivant le comportement des gaz réels à basse pression. Les particules sont considérées comme ponctuelles et sans interaction entre elles..
Cet exercice explore les concepts fondamentaux de la thermodynamique appliqués à un gaz parfait, l'argon, contenu dans un système cylindre-piston. Nous allons étudier comment les variables d'état (pression, volume, température) et les grandeurs énergétiques (travail, chaleur, énergie interne) évoluent lors d'une transformation simple. Comprendre ce modèle est essentiel car il sert de base à l'étude de systèmes bien plus complexes, comme les moteurs thermiques ou les machines frigorifiques.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer le premier principe de la thermodynamique et l'équation d'état des gaz parfaits pour analyser une transformation isobare, un processus à pression constante très courant en pratique.
Objectifs Pédagogiques
- Appliquer l'équation d'état des gaz parfaits pour déterminer une variable d'état.
- Calculer le travail des forces de pression lors d'une transformation isobare.
- Déterminer la variation d'énergie interneSomme des énergies cinétiques et potentielles de toutes les particules d'un système. Pour un gaz parfait, elle ne dépend que de la température. d'un gaz parfait.
- Utiliser le premier principe de la thermodynamique pour calculer la quantité de chaleurTransfert d'énergie thermique entre deux systèmes de températures différentes. échangée.
Données de l'étude
Fiche Technique du Gaz
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Gaz | Argon (Ar) - Monoatomique |
| Masse molaire (M) | \(39.9 \text{ g/mol}\) |
| Comportement | Assimilé à un gaz parfait |
Système Cylindre-Piston
| Paramètre | Description | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| \(n\) | Quantité de matière | \(2\) | \(\text{mol}\) |
| \(C_v\) | Capacité thermique molaire à volume constant | \(12.47\) | \(\text{J/(mol·K)}\) |
| \(R\) | Constante des gaz parfaits | \(8.314\) | \(\text{J/(mol·K)}\) |
Questions à traiter
- Calculer le volume initial \(V_1\) du gaz.
- Déterminer le volume final \(V_2\) après la détente.
- Calculer le travailÉnergie échangée entre un système et son environnement via une force macroscopique. Pour un gaz, c'est le travail des forces de pression. \(W\) échangé par le gaz avec le milieu extérieur.
- Calculer la variation d'énergie interne \(\Delta U\) du gaz.
- En déduire la quantité de chaleur \(Q\) reçue par le gaz.
Les bases de la Thermodynamique du Gaz Parfait
Pour résoudre cet exercice, nous avons besoin de quelques outils fondamentaux pour décrire le comportement d'un gaz parfait et les échanges d'énergie.
1. Loi des Gaz Parfaits
Cette loi relie les variables d'état macroscopiques d'un gaz : Pression (P), Volume (V), Température (T) et quantité de matière (n).
\[ PV = nRT \]
Où R est la constante des gaz parfaits.
2. Premier Principe de la Thermodynamique
C'est un principe de conservation de l'énergie. Pour un système fermé, la variation de son énergie interne (\(\Delta U\)) est égale à la somme du travail (\(W\)) et de la chaleur (\(Q\)) échangés avec l'extérieur.
\[ \Delta U = W + Q \]
3. Énergie Interne d'un Gaz Parfait
Pour un gaz parfait, l'énergie interne ne dépend que de sa température. Sa variation se calcule avec la capacité thermique molaire à volume constant (\(C_v\)).
\[ \Delta U = n C_v \Delta T = n C_v (T_{\text{final}} - T_{\text{initial}}) \]
Correction : Propriétés Thermodynamiques d’un Gaz Parfait
Question 1 : Calculer le volume initial \(V_1\) du gaz.
Principe
Pour trouver le volume initial, nous utilisons la relation qui lie toutes les variables d'état du gaz : la loi des gaz parfaits. Connaissant la pression, la température et la quantité de matière à l'état initial, nous pouvons isoler et calculer le volume.
Mini-Cours
La loi des gaz parfaits, \(PV=nRT\), est une équation d'état. Elle décrit la relation entre les propriétés macroscopiques d'un gaz dans un état d'équilibre thermodynamique. C'est une excellente approximation pour les gaz réels à basse pression et haute température.
Remarque Pédagogique
Avant tout calcul en thermodynamique, la première étape est toujours d'identifier l'état du système (initial, final) et de lister les variables connues pour cet état. Ici, pour l'état 1, on connaît P, n et T, il est donc naturel de chercher V avec la loi qui les relie.
Normes
L'utilisation du Système International d'unités (SI) est la norme en sciences physiques. Pour la thermodynamique, cela signifie : Pression en Pascals (Pa), Volume en mètres cubes (m³), Température en Kelvin (K) et quantité de matière en moles (mol). L'utilisation du SI garantit la cohérence des calculs, notamment avec la constante R = 8.314 J/(mol·K).
Formule(s)
Loi des gaz parfaits réarrangée
Hypothèses
Le cadre du calcul repose sur deux hypothèses majeures :
- L'argon est considéré comme un gaz parfait.
- Le système est à l'équilibre thermodynamique initial, ce qui signifie que P, V et T sont uniformes dans tout le volume du gaz.
Donnée(s)
Nous rassemblons les données de l'état initial.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Quantité de matière | \(n\) | \(2\) | \(\text{mol}\) |
| Constante des gaz parfaits | \(R\) | \(8.314\) | \(\text{J/(mol·K)}\) |
| Température initiale | \(T_1\) | \(298\) | \(\text{K}\) |
| Pression (constante) | \(P_1\) | \(101325\) | \(\text{Pa}\) |
Astuces
Pour vérifier l'ordre de grandeur : une mole de gaz parfait à 0°C (273 K) et 1 atm occupe environ 22.4 L. Ici, nous avons 2 moles à une température légèrement supérieure (298 K). Le volume devrait donc être un peu plus du double de 22.4 L, soit environ 45-50 L. Cela permet de détecter une erreur grossière (ex: facteur 1000 si on oublie de convertir les m³).
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma représente le système dans son état initial. On cherche à déterminer la valeur de l'espace (le volume \(V_1\)) occupé par le gaz sous le piston.
État Initial du Système
Calcul(s)
Application numérique
Schéma (Après les calculs)
Le schéma de l'état initial est maintenant complété avec la valeur du volume calculé.
État Initial avec Volume Calculé
Réflexions
Le résultat est en mètres cubes (\(\text{m}^3\)), l'unité de volume du Système International. Pour se faire une meilleure idée, on peut le convertir en litres : \(0.04886 \text{ m}^3 \approx 48.9 \text{ L}\). Ce résultat est tout à fait cohérent avec notre estimation rapide (l'astuce), ce qui renforce la confiance dans le calcul.
Points de vigilance
L'erreur la plus fréquente est l'unité de la température. Elle doit impérativement être en Kelvin. Si on utilise des degrés Celsius, le calcul est faux. De même, la pression doit être en Pascals et non en bars ou en atmosphères pour être cohérente avec la constante R en J/(mol·K).
Points à retenir
Maîtrise de la question :
- Savoir identifier les variables d'état (P, V, T, n).
- Connaître et savoir manipuler la loi des gaz parfaits (\(PV=nRT\)).
- Vérifier systématiquement la cohérence des unités avant l'application numérique.
Le saviez-vous ?
La constante R (8.314 J/(mol·K)) est dite "universelle" car sa valeur est la même pour tous les gaz parfaits, indépendamment de leur nature chimique (Argon, Hélium, Oxygène...). Elle a été introduite par Émile Clapeyron en 1834.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Quel serait le volume si le gaz était de l'hélium (He) à la place de l'argon, dans les mêmes conditions ?
Question 2 : Déterminer le volume final \(V_2\) après la détente.
Principe
Le gaz a subi une transformation mais reste un gaz parfait. Son état final est donc aussi décrit par la loi des gaz parfaits. Comme pour la question 1, connaissant P, n, et la nouvelle température \(T_2\), on peut calculer le nouveau volume \(V_2\).
Mini-Cours
Pour une quantité de gaz donnée (n=cste) subissant une transformation isobare (P=cste), la loi des gaz parfaits \(PV=nRT\) se simplifie. On voit que \(V = (nR/P) \times T\). Comme le terme entre parenthèses est constant, on obtient \(V = k \times T\). C'est la loi de Charles : à pression constante, le volume d'un gaz parfait est directement proportionnel à sa température absolue.
Remarque Pédagogique
Quand un système passe d'un état 1 à un état 2, il est souvent plus élégant et rapide d'utiliser des relations directes entre les deux états, comme la loi de Charles ici. Cela évite de refaire un calcul complet et réduit les risques d'erreurs liées aux arrondis intermédiaires.
Normes
Aucune nouvelle norme n'est introduite. On continue d'appliquer la convention du Système International pour garantir la cohérence.
Formule(s)
Loi de Charles
Loi des gaz parfaits (alternative)
Hypothèses
On suppose que la transformation est "quasi-statique", c'est-à-dire suffisamment lente pour que le gaz soit à tout instant dans un état d'équilibre thermodynamique. Cela nous permet d'appliquer les lois de la thermodynamique à l'état final.
Donnée(s)
Nous utilisons les résultats de la question 1 et les données de l'état final.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Volume initial | \(V_1\) | \(0.0489\) | \(\text{m}^3\) |
| Température initiale | \(T_1\) | \(298\) | \(\text{K}\) |
| Température finale | \(T_2\) | \(450\) | \(\text{K}\) |
| Pression (constante) | \(P\) | \(101325\) | \(\text{Pa}\) |
| Quantité de matière | \(n\) | \(2\) | \(\text{mol}\) |
| Constante des gaz parfaits | \(R\) | \(8.314\) | \(\text{J/(mol·K)}\) |
Astuces
On peut anticiper le résultat sans calcul : la température absolue augmente d'un facteur 450/298 \(\approx\) 1.5. Comme le volume est proportionnel à la température, le volume final devrait être environ 1.5 fois plus grand que le volume initial.
Schéma (Avant les calculs)
On représente la transformation : le piston se déplace vers le haut, augmentant le volume, car le gaz est chauffé.
Transformation Isobarique (État 1 \(\rightarrow\) État 2)
Calcul(s)
Application de la loi de Charles
Schéma (Après les calculs)
On visualise cette transformation dans un diagramme de Clapeyron (P,V). Une détente isobare est une droite horizontale orientée vers les volumes croissants.
Diagramme (P,V) de la transformation
Réflexions
La température a augmenté, le gaz a donc gagné en agitation thermique. Pour maintenir la pression constante, les particules de gaz doivent "pousser" plus fort sur les parois, ce qui se traduit par une augmentation du volume. Le volume final est \(V_2 \approx 73.8 \text{ L}\), ce qui est cohérent avec notre prédiction.
Points de vigilance
Attention à ne pas mélanger les états ! Utilisez bien le volume \(V_1\) avec la température \(T_1\), et \(V_2\) avec \(T_2\). Une erreur commune est d'inverser le rapport \(T_2/T_1\). Assurez-vous que le résultat est logique : si T augmente, V doit augmenter.
Points à retenir
Maîtrise de la question :
- Pour une transformation à P et n constants, retenir que le volume et la température absolue sont proportionnels (Loi de Charles).
- Savoir utiliser une relation de proportionnalité (\(V_2 = V_1 \times T_2/T_1\)) pour trouver un état final.
Le saviez-vous ?
La loi de Charles a été formulée par le scientifique français Jacques Charles vers 1787, mais n'a été publiée que par Joseph Louis Gay-Lussac en 1802, qui lui en a attribué la paternité. C'est un bel exemple de l'histoire collaborative des sciences !
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
En partant de l'état initial, si on voulait atteindre un volume de 100 L, quelle température (en K) faudrait-il atteindre ?
Question 3 : Calculer le travail \(W\) échangé par le gaz.
Principe
Le travail des forces de pression est l'énergie échangée due à la variation de volume du système. Lors d'une détente (\(V_2 > V_1\)), le gaz pousse sur le piston et fournit donc du travail au milieu extérieur. Par convention thermodynamique, le travail fourni par le système est compté négativement, tandis que le travail reçu est positif.
Mini-Cours
Le travail infinitésimal des forces de pression est \(dW = -P_{\text{ext}} dV\). Pour une transformation réversible (où \(P_{\text{int}} = P_{\text{ext}} = P\)), le travail total est l'intégrale : \(W = -\int_{V_1}^{V_2} P dV\). Dans le cas particulier d'une transformation isobare (P = constante), la pression sort de l'intégrale et le calcul devient très simple.
Remarque Pédagogique
Le signe du travail est une convention cruciale. Pensez-y de manière intuitive : si le gaz se détend, il "dépense" de l'énergie pour pousser l'extérieur, donc son bilan de travail est négatif. S'il est compressé, il reçoit de l'énergie de l'extérieur, son bilan de travail est positif.
Normes
La convention de signe \(W\) (travail reçu par le système) est la norme recommandée par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (IUPAC). En physique, on rencontre parfois la convention inverse (\(W'\) travail fourni par le système). Il est essentiel de toujours préciser la convention utilisée.
Formule(s)
Travail d'une transformation isobare
Hypothèses
On suppose que la transformation est suffisamment lente (quasi-statique) pour que la pression intérieure du gaz soit à chaque instant égale à la pression extérieure constante. C'est l'hypothèse d'une transformation réversible.
Donnée(s)
On utilise la pression constante et les volumes initial et final.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Pression | \(P\) | \(101325\) | \(\text{Pa}\) |
| Volume initial | \(V_1\) | \(0.0489\) | \(\text{m}^3\) |
| Volume final | \(V_2\) | \(0.0738\) | \(\text{m}^3\) |
Astuces
Le travail échangé peut aussi se calculer directement à partir des températures pour un gaz parfait, ce qui est très pratique si les volumes ne sont pas connus.
Formule alternative du travail
Schéma (Avant les calculs)
Dans le diagramme (P,V), le travail \(W\) correspond géométriquement à l'opposé de l'aire sous la courbe de la transformation. Pour une isobare, c'est simplement l'aire du rectangle sous le segment [1-2].
Aire sous la courbe (P,V)
Calcul(s)
Calcul de la variation de volume \(\Delta V\)
Calcul du travail W
Schéma (Après les calculs)
Le schéma illustre le résultat du calcul : le système (gaz) a fourni un travail mécanique au milieu extérieur (le piston).
Échange d'énergie par Travail
Réflexions
Le travail est négatif (\(-2.52 \text{ kJ}\)), ce qui confirme que le gaz a fourni de l'énergie au milieu extérieur en se détendant et en repoussant le piston. C'est une conversion d'énergie thermique en travail mécanique.
Points de vigilance
Le principal point de vigilance est le signe ! Une erreur de signe change complètement l'interprétation physique (travail reçu vs travail fourni). Assurez-vous que le signe est cohérent avec la transformation : détente \(\Rightarrow \Delta V > 0 \Rightarrow W < 0\).
Points à retenir
Maîtrise de la question :
- Comprendre que le travail thermodynamique est un transfert d'énergie lié à une variation de volume.
- Savoir calculer le travail pour une transformation isobare : \(W = -P \Delta V\).
- Maîtriser la convention des signes pour le travail.
Le saviez-vous ?
Le concept de travail en thermodynamique a été fondamental pour le développement de la machine à vapeur au 18ème siècle. Comprendre comment transformer la chaleur d'un combustible en travail mécanique utile a été la clé de la Révolution Industrielle.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Si la détente s'était arrêtée à une température de 400 K, quel aurait été le travail fourni ? (Indice : calculez d'abord le volume à 400 K).
Question 4 : Calculer la variation d'énergie interne \(\Delta U\) du gaz.
Principe
L'énergie interne d'un gaz parfait représente l'énergie d'agitation de ses molécules. Pour un gaz parfait, cette énergie ne dépend que de la température. Si la température augmente, l'agitation augmente et l'énergie interne aussi.
Mini-Cours
La première loi de Joule (expérience de la détente de Joule-Gay-Lussac) a montré que l'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend pas de son volume, mais uniquement de sa température. La capacité thermique molaire à volume constant (\(C_v\)) est le coefficient de proportionnalité qui lie la variation d'énergie interne à la variation de température : \(dU = n C_v dT\).
Remarque Pédagogique
C'est un point fondamental et parfois contre-intuitif : même si le volume du gaz a changé, cette variation n'a aucun impact sur le calcul de \(\Delta U\). Seul le changement de température compte pour un gaz parfait. Ne vous laissez pas distraire par la variation de volume ici !
Normes
Il n'y a pas de norme réglementaire, mais la définition de \(\Delta U\) est une pierre angulaire de la thermodynamique, établie par des décennies d'expérimentation et de théorie.
Formule(s)
Variation d'énergie interne d'un gaz parfait
Hypothèses
La formule est valide sous l'hypothèse que le gaz est parfait et que sa capacité thermique \(C_v\) est constante sur l'intervalle de température considéré, ce qui est une très bonne approximation pour les gaz monoatomiques comme l'argon.
Donnée(s)
On utilise la quantité de matière, \(C_v\) et les températures.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Quantité de matière | \(n\) | \(2\) | \(\text{mol}\) |
| Capacité thermique molaire | \(C_v\) | \(12.47\) | \(\text{J/(mol·K)}\) |
| Température initiale | \(T_1\) | \(298\) | \(\text{K}\) |
| Température finale | \(T_2\) | \(450\) | \(\text{K}\) |
Astuces
Pour un gaz parfait monoatomique, la théorie cinétique des gaz nous donne une formule directe pour \(C_v\). C'est un bon moyen de vérifier la cohérence des données de l'énoncé.
Relation théorique pour \(C_v\)
Vérification numérique
Schéma (Avant les calculs)
On peut imaginer les atomes d'argon comme des billes. L'augmentation de T se traduit par une augmentation de leur vitesse moyenne d'agitation.
Agitation Thermique
Calcul(s)
Calcul de la variation de température \(\Delta T\)
Calcul de la variation d'énergie interne \(\Delta U\)
Schéma (Après les calculs)
On représente l'augmentation de l'énergie interne du système par une flèche ascendante, symbolisant le "stockage" d'énergie.
Augmentation de l'Énergie Interne
Réflexions
La variation d'énergie interne est positive (\(+3.79 \text{ kJ}\)), ce qui est logique car la température du système a augmenté. Le gaz a "stocké" de l'énergie sous forme d'agitation thermique.
Points de vigilance
Ne pas confondre \(C_v\) (capacité à volume constant) et \(C_p\) (capacité à pression constante). Pour le calcul de \(\Delta U\) d'un gaz parfait, on utilise TOUJOURS \(C_v\), même si la transformation n'est pas à volume constant. C'est une propriété fondamentale du modèle du gaz parfait.
Points à retenir
Maîtrise de la question :
- L'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de la température (\(\Delta U\) ne dépend que de \(\Delta T\)).
- Savoir calculer \(\Delta U\) avec la formule \(\Delta U = n C_v \Delta T\).
- Ne pas se laisser perturber par les autres transformations (pression, volume).
Le saviez-vous ?
Pour des gaz plus complexes (diatomiques comme l'Oxygène O\(_2\), ou polyatomiques), les molécules peuvent aussi tourner sur elles-mêmes et vibrer. Ces mouvements stockent de l'énergie. C'est pourquoi leur capacité thermique \(C_v\) est plus élevée que celle des gaz monoatomiques (ex: \(C_v \approx \frac{5}{2}R\) pour un gaz diatomique).
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle serait la variation d'énergie interne si le gaz avait été refroidi de 298 K à 250 K ?
Question 5 : En déduire la quantité de chaleur \(Q\) reçue par le gaz.
Principe
Pour trouver la chaleur échangée, on utilise le premier principe de la thermodynamique, qui n'est autre qu'un bilan de conservation de l'énergie. La variation de l'énergie stockée par le système (\(\Delta U\)) est égale à ce qu'il a reçu de l'extérieur sous forme de travail (\(W\)) et de chaleur (\(Q\)).
Mini-Cours
Le premier principe (\(\Delta U = W+Q\)) est universel. Il s'applique à tous les systèmes et toutes les transformations. La chaleur et le travail ne sont pas des fonctions d'état (ils dépendent du chemin suivi), mais leur somme, la variation d'énergie interne, ne dépend que des états initial et final. C'est la force de ce principe.
Remarque Pédagogique
Cette question est une question de synthèse. Elle oblige à utiliser les résultats des questions précédentes (\(\Delta U\) et \(W\)) pour trouver la dernière grandeur énergétique (\(Q\)). C'est une démarche très classique en thermodynamique : on calcule ce qui est facile (souvent W et \(\Delta U\)) pour en déduire ce qui est plus difficile à mesurer (Q).
Normes
La convention de signe pour la chaleur Q est universelle : Q > 0 si la chaleur est reçue par le système (transfert endothermique), Q < 0 si la chaleur est cédée par le système (transfert exothermique).
Formule(s)
Premier principe de la thermodynamique
Hypothèses
Le calcul repose sur l'hypothèse que le système est fermé, c'est-à-dire qu'il n'échange pas de matière avec l'extérieur (n = constante), ce qui est bien le cas ici (gaz dans un cylindre fermé par un piston).
Donnée(s)
On utilise les résultats des deux questions précédentes.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Variation d'énergie interne | \(\Delta U\) | \(+3791\) | \(\text{J}\) |
| Travail échangé | W | \(-2523\) | \(\text{J}\) |
Astuces
Pour une transformation isobare, la chaleur peut se calculer directement avec la capacité thermique molaire à pression constante, \(C_p\). C'est une excellente méthode pour vérifier le résultat obtenu avec le premier principe.
Relation de Mayer
Calcul de \(C_p\)
Formule de la chaleur à pression constante
Vérification numérique
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma du bilan énergétique montre les flux d'énergie entrant et sortant du système (le gaz), avec la chaleur Q comme inconnue à déterminer.
Bilan Énergétique du Système
Calcul(s)
Application du premier principe
Schéma (Après les calculs)
Le schéma du bilan énergétique est maintenant complet avec la valeur de Q, montrant que l'énergie thermique reçue est supérieure au travail mécanique fourni.
Bilan Énergétique Complet
Réflexions
La chaleur Q est positive (\(+6.31 \text{ kJ}\)), ce qui signifie que le système a reçu de l'énergie thermique du milieu extérieur. C'est logique : pour chauffer un gaz ET le faire se détendre (ce qui coûte de l'énergie sous forme de travail), il faut lui fournir une quantité de chaleur importante. Cette chaleur a servi à la fois à augmenter l'énergie interne et à compenser le travail fourni.
Points de vigilance
Encore une fois, la plus grande source d'erreur est le signe du travail dans l'équation. Une erreur sur \(Q = \Delta U - W\) est vite arrivée. Toujours vérifier la cohérence : si on chauffe un gaz qui se détend, il doit recevoir beaucoup de chaleur, donc Q doit être positif et grand.
Points à retenir
Maîtrise de la question :
- Le premier principe de la thermodynamique (\(\Delta U = W+Q\)) est l'outil central pour faire des bilans d'énergie.
- Savoir isoler l'un des termes (\(Q = \Delta U - W\)) pour le déduire des autres.
- Comprendre le rôle de chaque terme : \(\Delta U\) (stockage), W et Q (échanges).
Le saviez-vous ?
La grandeur \(H = U + PV\), appelée Enthalpie, est très pratique. Pour une transformation isobare, on peut montrer que la variation d'enthalpie \(\Delta H\) est exactement égale à la chaleur échangée : \(\Delta H = Q_p\). Dans notre cas, \(Q = \Delta H = n C_p \Delta T\).
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
On effectue la même transformation mais avec 1 mole d'un gaz parfait diatomique (\(C_v = \frac{5}{2}R\)). Quelle serait la chaleur Q reçue ?
Outil Interactif : Simulateur d'état d'un gaz parfait
Utilisez les curseurs pour modifier la température et la pression de 2 moles de gaz parfait et observez comment son volume et son énergie interne varient. Le graphique montre la relation entre le volume et la température à la pression sélectionnée (Loi de Charles).
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Selon la loi des gaz parfaits, si on double la température (en K) d'un gaz à volume constant, sa pression...
2. L'énergie interne d'un gaz parfait monoatomique dépend uniquement de...
3. Lors d'une compression isobare (P=cste, V diminue), le travail W reçu par le gaz est...
4. Le premier principe de la thermodynamique (\(\Delta U = W + Q\)) exprime...
5. Une transformation isochore est une transformation à...
Glossaire
- Chaleur (Q)
- Transfert d'énergie thermique entre deux systèmes de températures différentes, résultant de l'agitation microscopique désordonnée de la matière.
- Énergie Interne (U)
- Somme de toutes les énergies microscopiques (cinétiques et potentielles) des particules constituant un système. Pour un gaz parfait, elle ne dépend que de la température.
- Gaz Parfait
- Modèle thermodynamique idéal d'un gaz où les particules sont considérées comme ponctuelles et n'interagissant pas à distance. Il suit la loi PV=nRT.
- Transformation Isobarique
- Processus thermodynamique qui se déroule à pression constante.
- Travail des forces de pression (W)
- Mode de transfert d'énergie ordonné, lié à la variation de volume d'un système sous l'effet d'une pression extérieure.
D’autres exercices de thermodynamique:
0 commentaires