3 Exemples de questions sur l'application du premier principe de la thermodynamique aux transformations isochores (à volume constant)
1. Graphique de la pression (P) en fonction du volume (V) d'un gaz subissant une transformation isochore. Le travail effectué par le gaz lors de la transformation AB est…
Discussion
Processus AB = processus isochore (volume constant). À volume isochore, le volume du gaz (et le volume de l'espace) ne change pas, donc aucun travail n'est effectué par le gaz.
2. Trois moles de gaz monoatomique à une température de 47oC et pression 2 x 105 Pascal subit une transformation isochore jusqu'à ce que la pression atteigne 3 x 105 Pascal. La variation d'énergie interne du gaz est… Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8,315 J/mol.K
Discussion
Est connu :
Température initiale (T1) = 47oC + 273 = 320 K
Pression initiale (P1) = 2 × 105 Pa
Pression finale (P2) = 3 × 105 Pa
Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8,315 J/mol.K
Nombre de moles (n) = 3
Demandé : Changements d'énergie dans le gaz
Répondre :
Dans un processus isochore, le volume reste constant de sorte qu'aucun travail n'est effectué par le gaz (W = 0).
Première loi de la thermodynamique :
D'après la démonstration de cette formule, on conclut que lors d'une transformation isochore, la chaleur ajoutée au système (Q) entraîne une augmentation de son énergie interne (U). Inversement, la chaleur dégagée par le système provoque une diminution de son énergie interne. Quelle est la variation d'énergie interne du gaz ? Cette variation se calcule à l'aide de la formule de l'énergie interne ci-dessous.
Énergie contenue dans le gaz :
Pour calculer la variation d'énergie interne, la température finale (T) doit être connue.2). Calculer T2 en utilisant la formule de la loi de Gay-Lussac.
Loi de Gay-Lussac (isochore/volume constant) :
Calculez la variation d'énergie du gaz :
La variation d'énergie interne du gaz est de 5986,8 joules.
3. Un total de 0,2 mole de gaz monoatomique à une température de 27oLe gaz C se trouve dans un récipient fermé. La chaleur à absorber pour porter sa température à 400 K est… Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8,315 J/mol.K
Discussion
Est connu :
Nombre de moles (n) = 0,2 moles
Température initiale (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Température finale (T2) = 400 K
Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8,315 J/mol.K
Demandé : Chaleur absorbée (Q)
Répondre :
Dans un processus isochore, le volume reste constant de sorte qu'aucun travail n'est effectué par le gaz (W = 0).
Première loi de la thermodynamique :
Chaleur absorbée (Q) = augmentation de l'énergie interne du gaz (U). La variation d'énergie interne du gaz se calcule à l'aide de la formule de l'énergie interne ci-dessous.
Énergie contenue dans le gaz :
Chaleur absorbée par le gaz = changement d'énergie interne = 249,45 Joules.
