Flashcards : Bilan énergétique et thermodynamique (62 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’un système isolé n’échange pas avec le milieu extérieur ?

Réponse

Ni matière ni énergie.

2Question

Qu’est-ce qu’un système fermé n’échange pas avec le milieu extérieur ?

Réponse

De la matière.

3Question

Quels transferts un système fermé peut-il recevoir ?

Réponse

Des transferts thermiques ou du travail.

4Question

Qu’est-ce qu’un système ouvert peut échanger avec le milieu extérieur ?

Réponse

De la matière et de l’énergie.

5Question

Quelles conditions caractérisent une transformation brutale ?

Réponse

Les conditions imposées au système sont modifiées brusquement.

6Question

Quelles grandeurs ne sont pas définies pendant une transformation brutale ?

Réponse

Ses grandeurs intensives.

7Question

Par quels états passe un système lors d’une transformation quasi statique ?

Réponse

Par des états d’équilibre.

8Question

Que permet une transformation quasi statique concernant les grandeurs intensives ?

Réponse

Elle permet de les définir tout au long de l’évolution.

9Question

Quelles propriétés associe une transformation isotherme ?

Réponse

Elle est quasi statique et monotherme.

10Question

À quelle condition de volume se déroule une transformation isochore ?

Réponse

À volume constant.

11Question

Quelle expression donne le travail élémentaire des forces de pression reçu par un système ?

Réponse

δWP=−Pext dV\delta W_P=-P_{\mathrm{ext}}\,dV

12Question

Comment s’écrit le travail reçu entre les volumes VAV_A et VBV_B ?

Réponse

WA→B=∫VAVB−Pext dVW_{A\to B}=\int_{V_A}^{V_B}-P_{\mathrm{ext}}\,dV

13Question

Quel est le travail des forces de pression lors d’une transformation isochore ?

Réponse

Il est nul.

14Question

Quelle expression donne le travail reçu des forces de pression lors d’une transformation quasi statique ?

Réponse

WA→B=∫VAVB−P dVW_{A\to B}=\int_{V_A}^{V_B}-P\,dV

15Question

À quoi correspond le travail reçu lors d’une diminution de volume dans un diagramme de Watt ?

Réponse

À l’aire sous la courbe P(V)P(V).

16Question

À quoi correspond le travail reçu lors d’une augmentation de volume dans un diagramme de Watt ?

Réponse

À l’opposé de l’aire sous la courbe P(V)P(V).

17Question

Comment la conduction transfère-t-elle l’énergie entre les particules ?

Réponse

De proche en proche, par interactions ou chocs entre particules.

18Question

Quel effet la conduction tend-elle à produire sur la température ?

Réponse

Elle tend à homogénéiser la température.

19Question

Le rayonnement électromagnétique nécessite-t-il un milieu matériel pour transférer de l’énergie ?

Réponse

Non, il transfère de l’énergie sans milieu matériel.

20Question

À quel déplacement la convection associe-t-elle le transfert thermique ?

Réponse

Au déplacement de matière dans un fluide en mouvement.

21Question

Qu’est-ce qu’une transformation adiabatique ?

Réponse

Une transformation sans transfert thermique entre le système et son environnement.

22Question

Quelles parois caractérisent une transformation adiabatique ?

Réponse

Des parois calorifugées.

23Question

Quelle équation exprime le premier principe sous forme différentielle pour un système fermé de composition constante ?

Réponse

d(EC,macro+U)=δQ+∑iδWid(E_{C,\mathrm{macro}}+U)=\delta Q+\sum_i\delta W_i

24Question

Qu’est-ce qu’un travail thermodynamique ?

Réponse

Un transfert énergétique résultant d’une action observable à l’échelle macroscopique.

25Question

Qu’est-ce qu’un transfert thermique reçu par un système fermé ?

Réponse

Un transfert d’énergie reçu à l’échelle microscopique.

26Question

Quelle est la valeur du transfert thermique reçu lors d’une transformation adiabatique ?

Réponse

Q=0Q=0

27Question

Comment définit-on l’enthalpie HH en fonction de UU, PP et VV ?

Réponse

H=U+PVH=U+PV.

28Question

Dans quelle unité l’enthalpie s’exprime-t-elle ?

Réponse

En joules.

29Question

Dans quelles conditions la chaleur reçue lors d’une transformation monobare vaut-elle HB−HAH_B-H_A ?

Réponse

Quand seul intervient le travail des forces de pression et que les états initial et final sont en équilibre mécanique avec l’extérieur.

30Question

Comment définit-on la capacité thermique à pression constante ?

Réponse

CP=(∂H∂T)PC_P=\left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_P

31Question

En quelles unités s’exprime la capacité thermique à pression constante ?

Réponse

J K−1\mathrm{J\,K^{-1}}

32Question

Quelle relation exprime la variation d’enthalpie à pression constante ?

Réponse

dH=CP dT=nCP,m dT=mcP dTdH=C_P\,dT=nC_{P,m}\,dT=mc_P\,dT

33Question

Quelle relation de Mayer relie les capacités thermiques molaires d’un gaz parfait ?

Réponse

CP,m−CV,m=RC_{P,m}-C_{V,m}=R

34Question

Comment définit-on le rapport des capacités thermiques molaires d’un gaz parfait ?

Réponse

γ=CP,mCV,m\gamma=\frac{C_{P,m}}{C_{V,m}}

35Question

Quelle grandeur se conserve lors d’une détente de Joule-Thomson stationnaire sans échange thermique ni travail actif ?

Réponse

L’enthalpie du fluide.

36Question

Quelle relation de Laplace relie la pression et le volume d’un gaz parfait en transformation adiabatique quasi statique ?

Réponse

PVγ=constantePV^\gamma=\mathrm{constante}

37Question

Quelle relation de Laplace relie la pression et la température d’un gaz parfait en transformation adiabatique quasi statique ?

Réponse

P1−γTγ=constanteP^{1-\gamma}T^\gamma=\mathrm{constante}

38Question

Quelle relation de Laplace relie le volume et la température d’un gaz parfait en transformation adiabatique quasi statique ?

Réponse

Vγ−1T=constanteV^{\gamma-1}T=\mathrm{constante}

39Question

Comment définit-on l’enthalpie molaire de vaporisation d’un corps pur ?

Réponse

ΔvapH=HV,m−HL,m\Delta_{\mathrm{vap}}H=H_{V,m}-H_{L,m}.

40Question

À pression constante, quelle variation d’enthalpie accompagne la vaporisation de nL→Vn_{L\to V} moles ?

Réponse

ΔH=ΔvapH nL→V\Delta H=\Delta_{\mathrm{vap}}H\,n_{L\to V}.

41Question

Lors d’une vaporisation, que vaut la chaleur reçue si seul le travail de pression intervient ?

Réponse

Q=ΔHQ=\Delta H.

42Question

Comment peut-on ramener l’étude d’un système ouvert ?

Réponse

À celle d’un système fermé.

43Question

Avec quel thermostat une transformation monotherme échange-t-elle de l’énergie ?

Réponse

Un thermostat extérieur de température invariante TextT_{\mathrm{ext}}.

44Question

Quelle caractéristique du réservoir fournit le travail lors d’une transformation monobare ?

Réponse

Sa pression extérieure invariante PextP_{\mathrm{ext}}.

45Question

Quelle expression donne le travail reçu lors d’une transformation monobare de pression extérieure P0P_0 ?

Réponse

WA→B=−P0(VB−VA)W_{A\to B}=-P_0(V_B-V_A)

46Question

Quelle peut être la valeur du travail total reçu sur un cycle ?

Réponse

Il peut être non nul.

47Question

Pourquoi le travail total reçu sur un cycle peut-il être non nul malgré le retour des fonctions d’état ?

Réponse

Parce que le travail est une grandeur d’échange dépendant de la transformation.

48Question

Comment modélise-t-on la première étape d’une transformation d’abord rapide puis lente ?

Réponse

Par une étape adiabatique sans transfert thermique notable.

49Question

Que permet l’étape lente d’une transformation d’abord rapide puis lente ?

Réponse

Les échanges thermiques et l’établissement de l’équilibre mécanique.

50Question

Que vaut le travail des forces de pression lors d’une détente de Joule-Gay-Lussac ?

Réponse

Il est nul.

51Question

Que devient l’énergie interne lors d’une détente de Joule-Gay-Lussac ?

Réponse

Elle se conserve.

52Question

Comment varie la température lors d’une détente de Joule-Gay-Lussac d’un gaz parfait ?

Réponse

Elle reste constante.

53Question

Quelle relation lie la chaleur reçue et le travail des forces de pression en isotherme pour un gaz parfait ?

Réponse

La chaleur reçue est l’opposé du travail reçu par les forces de pression.

54Question

Quelle expression donne l’enthalpie d’un gaz parfait monoatomique ?

Réponse

H=52nRTH=\frac{5}{2}nRT.

55Question

Quelle expression donne l’enthalpie d’un gaz parfait diatomique à température ambiante ?

Réponse

H=72nRTH=\frac{7}{2}nRT.

56Question

Comment exprime-t-on CV,mC_{V,m} d’un gaz parfait en fonction de RR et γ\gamma ?

Réponse

CV,m=Rγ−1C_{V,m}=\frac{R}{\gamma-1}

57Question

Comment se comparent les capacités thermiques molaires d’une phase condensée indilatable et incompressible ?

Réponse

Elles sont quasiment égales à pression et à volume constants.

58Question

Quelle est la capacité thermique massique de l’eau liquide ?

Réponse

Environ 4,18 kJ⋅K⁻¹⋅kg⁻¹.

59Question

Comment varie la température d’un gaz parfait lors d’une détente de Joule-Thomson ?

Réponse

Elle ne varie pas.

60Question

Comment définit-on l’enthalpie massique de vaporisation d’un corps pur ?

Réponse

Δvaph=hV−hL\Delta_{\mathrm{vap}}h=h_V-h_L.

61Question

Comment s’exprime l’enthalpie massique d’un mélange liquide-vapeur ?

Réponse

h=wLhL+wVhVh=w_Lh_L+w_Vh_V.

62Question

Quelle relation relie les fractions massiques liquide et vapeur d’un mélange diphasé ?

Réponse

wL+wV=1w_L+w_V=1.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 28 questions sur Bilan énergétique et thermodynamique.

1. Quelle caractéristique définit un système thermodynamique isolé ?

2. Un récipient ne laisse passer aucune matière, mais il peut recevoir de la chaleur ou du travail : comment classer ce système ?

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