5 exemples d'application du premier principe de la thermodynamique aux processus isothermes (température constante)
1. Le graphique ci-dessous représente un gaz parfait subissant processus isotherme (approche). Le travail effectué par le gaz dans le processus AB est…
Discussion
Travail effectué = aire sous la courbe AB = aire du triangle + aire du rectangle
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 Joule
Le travail effectué par le gaz dans le processus AB = 12 x 105 Joule
2. Le travail effectué par un gaz parfait dans le processus ABC est…
Discussion
Est connu :
Pression 1 (P1) = 10 × 105 N / m2
Pression 1 (P1) = 5 × 105 N / m2
Volume 1 (V1) = 10 litres = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Volume 2 (V2) = 30 litres = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Demandé Travail effectué par le gaz dans le processus ABC
Répondre :
Dans la transformation BC, le volume reste constant, donc aucun travail n'est effectué par le gaz. Le gaz n'effectue un travail que dans la transformation AB, car il y a une variation de volume. Par conséquent, le travail effectué par le gaz dans la transformation ABC est égal au travail effectué par le gaz dans la transformation AB.
Travail effectué par le gaz = aire sous la courbe AB = aire du triangle + aire du rectangle.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 Joule
W = 1,5 x 107 Joule
3. Un gaz subit une transformation isotherme. La quantité de chaleur qui doit être absorbée pour que le gaz effectue un travail de 5 000 joules est de…
Discussion
Est connu :
Travail (W) = 5000 joules
Demandé : Chaleur absorbée (Q)
Répondre :
Le processus isotherme mentionné dans cette question est un processus thermodynamique au cours duquel la température reste constante. La relation entre la température (T) et la variation d'énergie interne d'un gaz est exprimée par l'équation suivante :
Si la température est constante, alors la variation de température est nulle. Une variation de température étant nulle, la variation d'énergie interne est également nulle. L'application du premier principe de la thermodynamique donne les résultats suivants.
Première loi de la thermodynamique :
Si la variation d'énergie interne (U) est nulle, alors la chaleur (Q) absorbée par le gaz est égale au travail effectué par le gaz (W). Lorsqu'un gaz absorbe de la chaleur, il acquiert de l'énergie supplémentaire qu'il utilise pour effectuer un travail.
Donc la chaleur absorbée par le gaz = travail effectué par le gaz = 5000 Joules.
4. Le graphique de la pression (P) en fonction du volume (V) d'un gaz subissant une transformation isotherme est représenté sur la figure ci-dessous. La quantité de chaleur absorbée par le gaz lors de la transformation AB est…
Discussion
Est connu :
Pression 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Pression 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Volume 1 (V1) = 2 m3
Volume 2 (V2) = 6 m3
Demandé Chaleur (Q) absorbée par le gaz lors du processus AB
Répondre :
Isotherme = température constante. Si la température reste constante, la variation de température est nulle. Si la variation de température est nulle, la variation d'énergie interne est nulle. La relation entre la variation de température et la variation d'énergie interne d'un gaz est exprimée par l'équation suivante :
Appliquée à la première loi de la thermodynamique, elle donne les résultats suivants :
Si la variation de température est nulle, la chaleur absorbée par le gaz est égale au travail qu'il effectue. Pour déterminer la chaleur absorbée par le gaz lors de la transformation AB, on calcule le travail qu'il effectue à partir du graphique ci-dessus.
Travail effectué par le gaz = aire sous la courbe AB = aire du triangle + aire du rectangle.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
W = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
W = ½ (20 x 105) + (20 × 105)
W = (10 x 105) + (20 × 105)
W = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Chaleur (Q) absorbée par le gaz lors du processus AB = travail effectué par le gaz lors du processus AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosphères.
5. En thermodynamique, un gaz parfait subit une transformation isotherme si...
A. Malgré les changements d'état du gaz, la température reste toujours constante.
B. Toutes les molécules se déplacent à des vitesses différentes.
C. Toutes les conditions gazeuses changent toujours de température
Enfiler suhu plus la vitesse moléculaire est élevée
La pression et le volume du gaz E ne changent pas.
Discussion
isotherme ou isotherme signifie température constante.
La bonne réponse est A.
