Travaux pratiques de thermodynamique

Thèmes abordés

Sciences - Ingénierie - Industrie, Thermodynamique, mesure, calcul d'incertitudes, calorimétrie, travaux pratiques, capacité calorifique massique, pression constante, matériaux, propriétés de l'air, comportement de l'air, comportement de gaz parfait, température, perte thermique, énergie thermique, expérimentation, eau, air, gaz parfait

Résumé du document

Cette séance de TP est divisée en deux temps.
Dans une première partie, nous avons déterminé la capacité calorifique massique à pression constante de plusieurs matériaux.
Dans une seconde partie, nous avons testé les propriétés de l'air, l'objectif étant de faire la différence entre le comportement de l'air et celui d'un gaz parfait.

Extraits

[...] C1=msolidexcsolidela capacité calorifique totale du solide. L'objectif de cette expérience est de vérifier les capacités calorifiques massiques du laiton et du plexiglas. On reprend donc la relation précédente et on trouve la capacité calorifique totale C1 : Calcul des relations Calcul des incertitudes TF=C1xT1+C0xT0(C0+C1) et C0=(meau+μ)xceau ⇔TFx(C0+C1)=C1xT1+C0xT0 ⇔TFx(C0+C1)-C1xT1=C0xT0 ⇔TFxC0+C1x(TF-T1)=C0xT0 ⇔C1x(TF-T1)=C0x(T0-TF) ⇔C1=C0x(T0-TF)TF-T1 Ensuite, on utilise C1 pour trouver la capacité calorifique massique c1 : c1 =C1msolide ΔC0=ceauxΔmeau+ceauxΔμ ΔC1=dC1dT1ΔT1+dC1dTFΔTF+dC1dT0ΔT0+dC1dC0ΔC0 =C0T0-TF(TF-T1)2ΔT1+C0T1-T0(TF-T1)2ΔTF+C01TF-T1ΔT0 +T0-TFTF-T1ΔC0 car dC1dTF=-C0(TF-T1)-C0(T0-TF)(TF-T1)2=C0T1-T0TF-T1 Δc1 =1msolideΔC1+-1msolide2Δmsolide Ainsi on réalise l'expérience une première fois avec du laiton. [...]

[...] Les approximations faites se sont avérées vérifiées. Nous pouvons nous demander si cette expérience et cette manière de trouver la constante d'un gaz fonctionnent pour d'autres gaz que l'air et qui sont considérés comme non parfaits. [...]

[...] Expérience de Rüchardt Expérimentation Le but de cette expérience est de mesurer la constante γ d'un gaz. Elle est basée sur la mesure du coefficient de compression adiabatique du gaz étudié. L'expérience de Rüchardt permet d'accéder à ce coefficient en passant par l'équation de mouvement d'un piston de masse non nulle glissant quasiment sans frottement dans un tuyau. À l'aide d'un oscilloscope, nous enregistrons les oscillations de pression causées par le mouvement du piston. Nous pouvons alors en déduire les coefficients α (coefficient d'amortissement) et ω (la pulsation du signal). [...]

[...] Nous pouvons donc approximer. Nous traçons ensuite la courbe du maximum d'amplitude en fonction du temps et cherchons à faire une régression linéaire avec une fonction exponentielle. Comme nous le voyons sur la figure ci-dessous (cf. graphe nous obtenons -α comme coefficient de notre exponentiel. Graphe 3 Nous pouvons alors déterminer le coefficient α = 0,011 Détermination de ω ainsi que du coefficient de l'air γ Au cours de cette expérimentation, nous avons fait diverses approximations afin de pouvoir simplifier la solution de l'équation différentielle obtenue à l'aide du principe fondamental de la dynamique. [...]

[...] Travaux pratiques de thermodynamique Compte-rendu Travaux Pratiques Cette séance de TP est divisée en deux temps. Dans une première partie, nous avons déterminé la capacité calorifique massique à pression constante de plusieurs matériaux. Dans une seconde partie, nous avons testé les propriétés de l'air, l'objectif étant de faire la différence entre le comportement de l'air et celui d'un gaz parfait. Calorimétrie Le but de cette manipulation est de déterminer la capacité calorifique massique de l'eau puis celle de différents matériaux. [...]