1.Une transformation monobare est nécessairement isobare.
2.Pour une transformation isochore, le travail des forces de pression est nul.
3.Le transfert thermique Q est une fonction d’état, comme l’énergie interne U.
4.Pour un gaz parfait, la relation de Mayer s’écrit CP,m−CV,m=R.
5.Le rayonnement est le seul mode de transfert thermique capable de se propager dans le vide.
Un gaz enfermé dans un cylindre occupe un volume initial Vi=3,0 L. On pose sur le piston une masse qui porte la pression extérieure à Pext=3,0×105 Pa, constante, jusqu’à ce que le gaz atteigne un nouvel équilibre de volume Vf=1,5 L.
Calculer le travail W des forces de pression reçu par le gaz au cours de cette transformation.
D’après la méthode du cours, la transformation étant monobare : W=−Pext(Vf−Vi)=−3,0×105×(1,5−3,0)×10−3=450 J
Le signe de W est-il cohérent avec la nature de la transformation ? Justifier.
Oui : W>0 signifie que le gaz reçoit du travail, conformément à la convention récepteur du cours. C’est cohérent avec une compression (Vf<Vi) : l’extérieur repousse le piston vers l’intérieur du système, lui fournissant de l’énergie.
Un gaz décrit le cycle fermé suivant dans le diagramme de Clapeyron (V,P) : à partir de l’état A (VA=1,0 L, PA=1,0×105 Pa), une détente isobare jusqu’à B (VB=3,0 L, PB=PA) ; puis un échauffement isochore jusqu’à C (VC=VB, PC=3,0×105 Pa) ; puis une compression isobare jusqu’à D (VD=VA, PD=PC) ; enfin un refroidissement isochore qui referme le cycle en A.
Calculer le travail reçu au cours de l’étape isobare A→B.
Pour A→B (détente) : WAB=−PA(VB−VA)=−1,0×105×(3,0−1,0)×10−3=−200 J
Calculer, de la même façon, le travail reçu au cours de l’étape isobare C→D.
Pour C→D (compression) : WCD=−PC(VD−VC)=−3,0×105×(1,0−3,0)×10−3=600 J
En déduire le travail total reçu sur l’ensemble du cycle, puis vérifier que sa valeur absolue coïncide avec l’aire du rectangle balayé dans le diagramme de Clapeyron.
Les deux étapes isochores n’apportent aucun travail. Le travail total vaut donc : Wcycle=WAB+WCD=−200+600=400 J L’aire du rectangle vaut (PC−PA)(VB−VA)=2,0×105×2,0×10−3=400 J, identique en valeur absolue. Le signe positif est cohérent avec la proposition du cours : le cycle, parcouru en augmentant V à basse pression puis en diminuant V à haute pression, est décrit dans le sens antihoraire : c’est un cycle récepteur.
5 blocs de plus : les autres énoncés et tous les corrigés, rédigés en entier. Le reste du programme est écrit de la même main, avec les figures interactives et votre progression.