Flashcards : Introduction à la thermodynamique (62 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’un système thermodynamique ?

Réponse

Un corps ou un ensemble de corps distingué du milieu extérieur et décrit par des paramètres macroscopiques.

2Question

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

Réponse

De la matière.

3Question

Qu’est-ce qu’un système fermé peut échanger avec l’extérieur ?

Réponse

De l’énergie.

4Question

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

Réponse

De la matière.

5Question

Qu’est-ce qu’une variable d’état ?

Réponse

Une grandeur macroscopique caractérisant un système thermodynamique.

6Question

Comment une variable extensive varie-t-elle avec la taille du système ?

Réponse

Elle est proportionnelle à la taille du système.

7Question

Quelles propriétés définissent l’équilibre thermodynamique d’un système ?

Réponse

Ses variables d’état sont définies, homogènes et stationnaires, et il n’échange pas d’énergie avec l’extérieur.

8Question

Quels équilibres exige l’équilibre thermodynamique ?

Réponse

Les équilibres mécanique, thermique et de diffusion.

9Question

Quelles grandeurs déterminent en pratique l’état physique d’un corps pur ?

Réponse

La pression et la température.

10Question

Quelles phases coexistent lors de la vaporisation ?

Réponse

Le liquide et la vapeur.

11Question

Quelle grandeur macroscopique mesure l’agitation thermique des particules ?

Réponse

La température.

12Question

Quelle température ont deux corps en équilibre thermique ?

Réponse

La même température.

13Question

Qu’impose le principe zéro de la thermodynamique à trois corps en équilibre thermique ?

Réponse

Deux corps en équilibre avec un troisième sont en équilibre entre eux.

14Question

Quelle est l’unité SI de la température absolue ?

Réponse

Le kelvin.

15Question

Dans un thermomètre à dénivellation, quelle grandeur sert de grandeur thermométrique ?

Réponse

La variation de longueur d’une tige ou d’une colonne de fluide.

16Question

Quelle formule donne ΔL\Delta L lorsque α\alpha est constant ?

Réponse

ΔL=αLiΔT\Delta L=\alpha L_i\Delta T.

17Question

Quelle est la dérivée de la pression selon l’axe vertical z dans un fluide au repos sous pesanteur ?

Réponse

dPdz=−ρg\frac{dP}{dz}=-\rho g

18Question

Quelles sont les dérivées horizontales de la pression dans un fluide au repos sous pesanteur ?

Réponse

dPdx=dPdy=0\frac{dP}{dx}=\frac{dP}{dy}=0

19Question

Quelle est l’équation locale de l’hydrostatique dans un fluide soumis à la pesanteur ?

Réponse

dP(z)=−ρg dzdP(z)=-\rho g\,dz

20Question

Que représente ρ\rho dans l’équation locale de l’hydrostatique ?

Réponse

La masse volumique du fluide.

21Question

Que représente gg dans l’équation locale de l’hydrostatique ?

Réponse

L’intensité de l’accélération de la pesanteur.

22Question

Qu’est-ce qu’un manomètre ?

Réponse

Un système thermodynamique dont une grandeur mesurable varie avec la pression selon une variation connue ou calibrée.

23Question

Quelle mesure fournit un manomètre hydrostatique en tube en U ?

Réponse

Une mesure relative entre ses deux branches.

24Question

Quelle mesure fournit le baromètre de Torricelli ?

Réponse

Une mesure absolue de la pression atmosphérique, déterminée par la hauteur d’une colonne de mercure.

25Question

Quel comportement les gaz présentent-ils à faible pression ?

Réponse

Un comportement universel reproduit par le modèle du gaz parfait lorsque PP tend vers zéro.

26Question

Que devient le produit PVPV selon Boyle-Mariotte à température fixe, lorsque PP tend vers zéro ?

Réponse

Il tend vers une constante dépendant de la quantité de gaz, mais pas de sa nature.

27Question

En quelle année Boyle-Mariotte a-t-il formulé sa loi des gaz ?

Réponse

En 1662.

28Question

Quelle équation décrit un gaz parfait de pression PP, volume VV, température TT et quantité nn ?

Réponse

PV=nRTPV=nRT.

29Question

Quelle est la valeur de la constante des gaz parfaits RR ?

Réponse

8,314 J⋅K−1⋅mol−18{,}314\ \mathrm{J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}.

30Question

Qu’est-ce que la pression partielle pi(T,V)p_i(T,V) d’une espèce dans un mélange ?

Réponse

La pression qu’aurait ce gaz seul à la température TT dans le volume VV.

31Question

Selon la loi de Dalton, comment calcule-t-on la pression totale d’un mélange de gaz parfaits ?

Réponse

P(T,V)=∑ipi(T,V)=∑iniRTVP(T,V)=\sum_i p_i(T,V)=\sum_i\frac{n_iRT}{V}

32Question

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

Réponse

Ni matière ni énergie.

33Question

Quelles grandeurs sont des exemples de variables extensives ?

Réponse

Le volume, la masse, le nombre de particules et la charge électrique.

34Question

Quelles phases la matière prend-elle principalement à l’échelle macroscopique ?

Réponse

Les phases solide, liquide et vapeur.

35Question

Quelles phases sont à la fois condensées et fluides ?

Réponse

La phase liquide est condensée et fluide.

36Question

Quelle masse volumique caractérise les phases solide et liquide ?

Réponse

De l’ordre de 103 kg⋅m−310^3\,\mathrm{kg\cdot m^{-3}}.

37Question

De quoi la matière est-elle constituée à l’échelle microscopique ?

Réponse

D’atomes, de molécules ou d’ions.

38Question

Que désigne l’agitation thermique des atomes et des molécules ?

Réponse

L’ensemble de leurs mouvements microscopiques aléatoires.

39Question

Qu’est-ce qu’un thermomètre ?

Réponse

Un système physique doté d’une grandeur thermométrique mesurable qui varie avec la température.

40Question

À quelle température correspond le zéro absolu ?

Réponse

À 0 K0\,\mathrm{K}.

41Question

Comment construit-on une échelle de température à partir de deux points fixes ?

Réponse

On divise l’intervalle entre eux en parties égales représentant les degrés.

42Question

Quelle relation définit le coefficient de dilatation linéaire α\alpha ?

Réponse

α=1LdLdT\alpha=\frac{1}{L}\frac{dL}{dT}.

43Question

Quel est le coefficient de dilatation de l’acier à température ambiante ?

Réponse

11⋅10−6 K−111\cdot10^{-6}\ \mathrm{K}^{-1}.

44Question

Quel est le coefficient de dilatation du béton à température ambiante ?

Réponse

12⋅10−6 K−112\cdot10^{-6}\ \mathrm{K}^{-1}.

45Question

Quel est le coefficient de dilatation du verre à température ambiante ?

Réponse

9⋅10−6 K−19\cdot10^{-6}\ \mathrm{K}^{-1}.

46Question

Quel est le coefficient de dilatation du Pyrex à température ambiante ?

Réponse

3⋅10−6 K−13\cdot10^{-6}\ \mathrm{K}^{-1}.

47Question

Comment la pression varie-t-elle selon l’altitude dans un fluide en équilibre hydrostatique ?

Réponse

Elle varie selon l’altitude zz.

48Question

Comment la pression varie-t-elle horizontalement dans un fluide en équilibre hydrostatique ?

Réponse

Elle reste uniforme selon les directions xx et yy.

49Question

Sur quel principe les manomètres mécaniques mesurent-ils la pression ?

Réponse

Ils exploitent la force de pression au moyen de capteurs.

50Question

De quoi dépend le mécanisme des capteurs des manomètres mécaniques ?

Réponse

De la gamme de pression et de l’application.

51Question

Quels appareils de mesure de pression sont cités ?

Réponse

Les manomètres à tube de Bourdon, à membrane, à capsule ou à lame d’acier, et les capteurs capacitifs, inductifs ou piézo-électriques.

52Question

Quelle est la longueur approximative du tube du baromètre de Torricelli ?

Réponse

Environ 90 cm.

53Question

Comment est construit le tube du baromètre de Torricelli ?

Réponse

C’est un tube de verre rempli de mercure et fermé à une extrémité.

54Question

Selon Gay-Lussac, comment varie le volume à pression constante ?

Réponse

Il est proportionnel à la température absolue TT.

55Question

En quelle année Gay-Lussac a-t-il formulé sa loi des gaz ?

Réponse

En 1809.

56Question

Selon Charles, comment varie la pression à volume constant ?

Réponse

Elle est proportionnelle à la température absolue TT.

57Question

Quelle relation relie PP, VV et TT pour un gaz parfait ?

Réponse

PVT=constante\frac{PV}{T}=\text{constante}.

58Question

Quelle relation relie PP, VV, TT et NN pour un gaz parfait ?

Réponse

PVT=kBN\frac{PV}{T}=k_BN.

59Question

Que relie une équation d’état pour un système à l’équilibre en une seule phase ?

Réponse

Ses variables d’état.

60Question

Comment exprimer la quantité de matière nn à partir du nombre de particules NN ?

Réponse

n=NNAn=\frac{N}{N_A}.

61Question

Quelle formule donne la pression partielle de nin_i moles d’une espèce dans un mélange parfait ?

Réponse

pi(T,V)=niRTVp_i(T,V)=\frac{n_iRT}{V}

62Question

Comment se comporte un mélange de gaz parfaits ?

Réponse

Comme un gaz parfait.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 24 questions sur Introduction à la thermodynamique.

1. Pour décrire un gaz dans une enceinte, que désigne le système thermodynamique étudié ?

2. Un récipient échange de la chaleur avec son environnement, mais aucune matière ne franchit ses parois. Comment classe-t-on ce système ?

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