QCM : Thermodynamique générale et gaz parfaits — 13 questions

Question 1

1. Quelle propriété distingue un paramètre extensif d’un paramètre intensif ?

Le paramètre extensif ne dépend pas de la quantité de matière, tandis que le paramètre intensif en dépend.

Les deux paramètres dépendent de la quantité de matière, mais à des degrés différents.

Le paramètre extensif dépend de la quantité de matière, tandis que le paramètre intensif n’en dépend pas.

Les deux paramètres sont indépendants de la quantité de matière dans un système donné.

Explication

Un paramètre extensif varie avec la quantité de matière, alors qu’un paramètre intensif reste indépendant de cette quantité. Confondre leurs dépendances inverse cette distinction fondamentale.

Answer

Le paramètre extensif dépend de la quantité de matière, tandis que le paramètre intensif n’en dépend pas.

Question 2

2. Une force de norme $\|\vec{F}\|$ s’exerce uniformément sur une surface $S$ . Quelle expression donne la pression exercée ?

P = \|\vec{F}\| + S

P = \|\vec{F}\|S

P = \frac{S}{\|\vec{F}\|}

P = \frac{\|\vec{F}\|}{S}

Explication

La pression correspond à la force rapportée à la surface, soit $P = \frac{\|\vec{F}\|}{S}$ . Le produit ou l’inversion du rapport ne représente pas cette grandeur mécanique.

Answer

$$P = \frac{\|\vec{F}\|}{S}$$

Question 3

3. Quelle description définit un système thermodynamique ?

Une région ouverte traversée par un flux de chaleur.

Un ensemble de particules défini par une pression constante.

Une quantité de matière repérée par une température donnée.

Une portion d’espace délimitée par une surface fermée.

Explication

Un système thermodynamique est une portion d’espace choisie et délimitée par une surface fermée. Une température, une pression ou un flux ne constituent pas la définition géométrique du système.

Answer

Une portion d’espace délimitée par une surface fermée.

Question 4

4. Que décrit le principe zéro de la thermodynamique concernant la température ?

La température mesure uniquement la quantité de matière du système.

La température reste différente dans chaque partie jusqu’à l’équilibre thermique.

La température tend à s’uniformiser jusqu’à l’équilibre thermique.

La température devient uniforme dès qu’une pression constante est imposée.

Explication

Le principe zéro associe une température à tout système et relie l’équilibre thermique à son uniformisation. Une différence persistante de température caractérise au contraire une situation hors équilibre.

Answer

La température tend à s’uniformiser jusqu’à l’équilibre thermique.

Question 5

5. Deux systèmes initialement à des températures différentes sont mis en contact thermique. Quelle évolution est attendue ?

Leurs températures restent fixes tandis que leurs volumes deviennent identiques.

Leurs pressions s’annulent avant que leurs températures puissent évoluer.

Leurs températures évoluent jusqu’à tendre vers un nouvel équilibre thermique.

Le système le plus froid impose immédiatement sa température au système le plus chaud.

Explication

Des systèmes à températures différentes échangent de l’énergie et font évoluer leurs températures vers un équilibre commun. Le contact ne rend pas nécessairement leurs volumes identiques et ne produit pas une égalisation instantanée.

Answer

Leurs températures évoluent jusqu’à tendre vers un nouvel équilibre thermique.

Question 6

6. Un thermomètre indique une température de $T=300\,\mathrm{K}$ . Quelle est la température correspondante en degrés Celsius ?

\theta = 273{,}15\,^{\circ}\mathrm{C}

\theta = 26{,}85\,^{\circ}\mathrm{C}

\theta = 573{,}15\,^{\circ}\mathrm{C}

\theta = -26{,}85\,^{\circ}\mathrm{C}

Explication

La conversion s’effectue avec $\theta=T-273{,}15$ , ce qui donne $300-273{,}15=26{,}85\,^{\circ}\mathrm{C}$ . Ajouter la constante ou changer son signe conduit à une conversion incorrecte.

Answer

$$\theta = 26{,}85\,^{\circ}\mathrm{C}$$

Question 7

7. Qu’est-ce qu’une phase thermodynamique ?

Une portion du système définie par une pression identique à celle du milieu extérieur.

Une région du système séparée par une discontinuité des paramètres intensifs.

Une partie du système où les paramètres intensifs varient continûment.

Un ensemble de matière dont le volume reste constant avec la température.

Explication

Une phase est caractérisée par la variation continue des paramètres d’état intensifs dans sa région. Une discontinuité marque plutôt une séparation entre phases distinctes.

Answer

Une partie du système où les paramètres intensifs varient continûment.

Question 8

8. Quelle distinction entre compressibilité et dilatabilité est correcte ?

La compressibilité relie pression et volume, tandis que la dilatabilité relie température et volume.

La compressibilité relie température et volume, tandis que la dilatabilité relie pression et volume.

La compressibilité concerne l’énergie, tandis que la dilatabilité concerne la quantité de matière.

La compressibilité concerne la masse, tandis que la dilatabilité concerne la pression.

Explication

La compressibilité décrit une variation de volume provoquée par une variation de pression, tandis que la dilatabilité décrit celle provoquée par une variation de température. Les deux coefficients concernent donc le volume, mais leurs variables motrices diffèrent.

Answer

La compressibilité relie pression et volume, tandis que la dilatabilité relie température et volume.

Question 9

9. Quelles expressions définissent les coefficients thermoélastiques d’une phase ?

\chi_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial P}{\partial V}\right)_T

et

\alpha=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial T}{\partial V}\right)_P

\chi_T=-V\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T

et

\alpha=V\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P

\chi_T=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T

et

\alpha=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P

\chi_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P

et

\alpha=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T

Explication

La compressibilité isotherme utilise la dérivée du volume par rapport à la pression avec un signe moins, tandis que le coefficient de dilatation utilise la dérivée du volume par rapport à la température. Les conditions constantes sont respectivement $T$ et $P$ .

Answer

$$\chi_T=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T$$ et $$\alpha=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P$$

Question 10

10. Une phase dont le volume ne varie pas lorsque la pression change est dite comment ?

Incompressible, car son volume est indépendant de la pression.

Incompressible, car son volume est indépendant de la température.

Indilatable, car son volume est indépendant de la pression.

Indilatable, car son volume varie avec la pression.

Explication

Une phase incompressible possède un volume indépendant de la pression. Une phase indilatable se définit plutôt par un volume indépendant de la température.

Answer

Incompressible, car son volume est indépendant de la pression.

Question 11

11. Quelle équation relie la pression, le volume, la quantité de matière et la température d’un gaz parfait ?

PV=\frac{R}{nT}

PT=nRV

PV=nRT

P=nVRT

Explication

L’équation d’état d’un gaz parfait s’écrit $PV=nRT$ , où les grandeurs d’état sont reliées par la constante des gaz parfaits. L’expression $P=nVRT$ inverse incorrectement le rôle du volume et ne respecte pas cette relation.

Answer

$$PV=nRT$$

Question 12

12. Pour un gaz parfait, quelles expressions associent correctement les coefficients thermoélastiques à la pression et à la température ?

\chi_T=\frac{1}{T}

et

\alpha=\frac{1}{P}

\chi_T=\frac{1}{P^2}

et

\alpha=\frac{1}{T^2}

\chi_T=\frac{1}{P}

et

\alpha=\frac{1}{T}

\chi_T=P

et

\alpha=T

Explication

Pour un gaz parfait, le coefficient $\chi_T$ varie comme l’inverse de la pression, tandis que $\alpha$ varie comme l’inverse de la température. L’association inversée entre pression et température correspond à la confusion documentée entre ces deux coefficients.

Answer

$$\chi_T=\frac{1}{P}$$ et $$\alpha=\frac{1}{T}$$

Question 13

13. Un mélange gazeux contient une fraction molaire $y_i=0{,}25$ d’un gaz i et est soumis à une pression totale de $P=400\ \text{kPa}$ . Quelle est la pression partielle de ce gaz ?

400\ \text{kPa}

25\ \text{kPa}

100\ \text{kPa}

160\ \text{kPa}

Explication

La loi de Dalton donne $p_i=y_iP$ , donc $p_i=0{,}25\times400\ \text{kPa}=100\ \text{kPa}$ . La fraction molaire $0{,}25$ représente une proportion de matière et ne constitue pas directement une pression exprimée en kilopascals.

Answer

$$100\ \text{kPa}$$

QCM : Thermodynamique générale et gaz parfaits — 13 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété distingue un paramètre extensif d’un paramètre intensif ?

2. Une force de norme $\|\vec{F}\|$ s’exerce uniformément sur une surface $S$ . Quelle expression donne la pression exercée ?

3. Quelle description définit un système thermodynamique ?

4. Que décrit le principe zéro de la thermodynamique concernant la température ?

5. Deux systèmes initialement à des températures différentes sont mis en contact thermique. Quelle évolution est attendue ?

6. Un thermomètre indique une température de $T=300\,\mathrm{K}$ . Quelle est la température correspondante en degrés Celsius ?

7. Qu’est-ce qu’une phase thermodynamique ?

8. Quelle distinction entre compressibilité et dilatabilité est correcte ?

9. Quelles expressions définissent les coefficients thermoélastiques d’une phase ?

10. Une phase dont le volume ne varie pas lorsque la pression change est dite comment ?

11. Quelle équation relie la pression, le volume, la quantité de matière et la température d’un gaz parfait ?

12. Pour un gaz parfait, quelles expressions associent correctement les coefficients thermoélastiques à la pression et à la température ?

13. Un mélange gazeux contient une fraction molaire $y_i=0{,}25$ d’un gaz i et est soumis à une pression totale de $P=400\ \text{kPa}$ . Quelle est la pression partielle de ce gaz ?

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QCM : Thermodynamique générale et gaz parfaits — 13 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété distingue un paramètre extensif d’un paramètre intensif ?

2. Une force de norme ∥F⃗∥\|\vec{F}\|∥F∥ s’exerce uniformément sur une surface SSS. Quelle expression donne la pression exercée ?

3. Quelle description définit un système thermodynamique ?

4. Que décrit le principe zéro de la thermodynamique concernant la température ?

5. Deux systèmes initialement à des températures différentes sont mis en contact thermique. Quelle évolution est attendue ?

6. Un thermomètre indique une température de T=300 KT=300\,\mathrm{K}T=300K. Quelle est la température correspondante en degrés Celsius ?

7. Qu’est-ce qu’une phase thermodynamique ?

8. Quelle distinction entre compressibilité et dilatabilité est correcte ?

9. Quelles expressions définissent les coefficients thermoélastiques d’une phase ?

10. Une phase dont le volume ne varie pas lorsque la pression change est dite comment ?

11. Quelle équation relie la pression, le volume, la quantité de matière et la température d’un gaz parfait ?

12. Pour un gaz parfait, quelles expressions associent correctement les coefficients thermoélastiques à la pression et à la température ?

13. Un mélange gazeux contient une fraction molaire yi=0,25y_i=0{,}25yi​=0,25 d’un gaz i et est soumis à une pression totale de P=400 kPaP=400\ \text{kPa}P=400 kPa. Quelle est la pression partielle de ce gaz ?

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2. Une force de norme $\|\vec{F}\|$ s’exerce uniformément sur une surface $S$ . Quelle expression donne la pression exercée ?

6. Un thermomètre indique une température de $T=300\,\mathrm{K}$ . Quelle est la température correspondante en degrés Celsius ?

13. Un mélange gazeux contient une fraction molaire $y_i=0{,}25$ d’un gaz i et est soumis à une pression totale de $P=400\ \text{kPa}$ . Quelle est la pression partielle de ce gaz ?