Exercices de thermodynamique niveau L1 (avec corrigés) partie 2

Résumé du document

Exercices de thermodynamique niveau L1 avec corrigés sur les gaz parfaits, les lois de la thermodynamique, la capacité calorifique et l'énergie thermique

Extraits

[...] Vous avez à disposition un compresseur permettant de passer de façon adiabatique de la pression atmosphérique Pa de 1 bar à la pression Pb de 20 bar (la pression dans l'échangeur thermique froid est supposée être égale à la pression atmosphérique ambiante Pa). Les échangeurs thermiques sont supposés idéaux, c'est-à-dire qu'ils sont conçus de façon à obtenir, à leur sortie, l'équilibre thermique entre l'air extérieur et l'air du circuit de refroidissement. Calculez le débit volumique d'air D à établir à l'entrée du compresseur. [...]

[...] L'atmosphère environnante a une pression P de 105 Pa et une température T de 300 K. 14. En comprimant adiabatiquement une mole d'hélium gazeux sa température s'élève de Ti = 0°C à Tf = 100°C. Quelle est l'énergie mécanique W nécessaire à cette transformation ? 15. Soient deux seringues identiques à l'extrémité bouchée. L'une ne contient que de l'hélium à la pression atmosphérique et l'autre ne contient que de l'hydrogène à la même pression. On réduit simultanément le volume de ces gaz de moitié en poussant sur le piston des seringues. [...]

[...] Calculez l'accroissement d'entropie ∆S d'un volume V de 1 m3 de gaz monoatomique dont la pression passe de Pi = 1 bar à Pf = 2 bar à volume constant, la température initiale Ti étant de 0°C Dans une machine thermique un nombre n de 2,3 moles de gaz diatomique subit le cycle représenté ci-contre. La transformation isobare a-b se fait à partir du volume Va de 2 litres à la pression Pa de 100 Bar. La transformation adiabatique b-c se termine au volume Vc de 5 litres. Calculez la variation d'entropie Sab de la transformation a-b. P Pa a b c Pc Va Vc V 25. [...]

[...] Soit une seringue de volume total Vf = 200 ml bouchée à son extrémité. Estimez le travail à effectuer pour retirer le piston si celui-ci est initialement poussé au fond de la seringue. 13. Soit une seringue de volume total V f = 200 ml bouchée à son extrémité. Calculez le travail à effectuer pour retirer le piston de façon isotherme à partir du volume initial Vi = 100 ml auquel le piston de la seringue ne subit aucune force. [...]

[...] Calculez ensuite le travail fourni par le piston lors de la détente adiabatique sachant que le volume du cylindre au débattement maximum du piston est de 1 litre Considérez le cycle thermodynamique représenté dans le diagramme ci-dessous concernant un moteur idéal à gaz parfait monoatomique. P Pb b c Pa = 1 atm Pb = 100 atm Pa a Va Va = 10 ml d Vc V Vc = 1 l Sachant que la température Ta au point a du cycle est de 20°C calculez la chaleur Qab associée à la transformation a-b . Calculez la chaleur Qbc associée à la transformation b-c . [...]