Qu’étudie la thermodynamique dans les systèmes ?
Les transformations de l’énergie.
Que permet le mouvement des particules dans l’approche microscopique ?
Décrire le système à partir du mouvement et des interactions de ses particules.
Quelles variables globales décrivent un système selon l’approche macroscopique ?
La pression, le volume, la température et la masse.
À quel phénomène microscopique la température est-elle liée ?
Au degré d’agitation thermique de la matière.
À combien vaut le zéro absolu en kelvins ?
0 K.
Vers quel état évoluent deux corps laissés longtemps en contact ?
Vers un équilibre thermique où le transfert thermique net cesse.
Selon le principe zéro, que partagent deux corps en équilibre thermique avec un troisième ?
La même température.
Qu’est-ce que la pression ?
Une grandeur intensive liée à l’action normale d’un fluide sur une surface.
Quelle formule relie la pression, la force et la surface ?
Qu’est-ce qu’un système thermodynamique ?
Une portion de matière délimitée par rapport au milieu extérieur.
Qu’échange un système isolé, fermé ou ouvert ?
Un système isolé n’échange ni matière ni énergie ; un système fermé échange de l’énergie, mais pas de matière ; un système ouvert échange matière et énergie.
Quelles valeurs prennent les variables d’état à l’équilibre ?
Des valeurs bien définies et constantes.
Qu’est-ce qui distingue une grandeur extensive d’une grandeur intensive ?
Une grandeur extensive dépend de la taille du système et est additive, contrairement à une grandeur intensive.
Qu’est-ce qu’une fonction d’état ?
Une grandeur dont la variation entre deux états ne dépend pas du chemin suivi.
Comment calcule-t-on la variation d’énergie interne entre les états 1 et 2 ?
Comment varient le travail et la chaleur entre les états 1 et 2 ?
Ils peuvent varier selon le chemin suivi.
Que maintient constante une transformation isobare ?
La pression du système.
Quelles grandeurs restent constantes lors d’une transformation isochore et isotherme ?
Le volume pour l’isochore et la température du système pour l’isotherme.
Quelle condition vérifie une transformation adiabatique ?
.
Quelles relations définissent les transformations isotherme, isobare et isochore selon les lois des gaz ?
Isotherme : ; isobare : ; isochore : .
À pression et température données, de quoi le volume d’un gaz est-il indépendant selon Avogadro-Ampère ?
De sa nature et de sa masse molaire.
Comment le modèle du gaz parfait représente-t-il les molécules et la pression ?
Il assimile les molécules à des masses ponctuelles sans interactions et relie la pression à leurs chocs contre les parois.
Quelle équation relie pression, volume, quantité de matière et masse pour un gaz parfait ?
.
Quelle relation relie pression et volume lors d’une transformation isotherme d’un gaz parfait ?
Quel travail reçoit un gaz parfait lors d’une transformation isotherme ?
Que reste constant dans un système isolé selon le premier principe ?
Son énergie totale.
Quelle relation exprime la variation d’énergie interne d’un système fermé ?
Quel signe attribue-t-on au travail reçu par le système ?
Il est positif.
Qu’est-ce que la chaleur en thermodynamique ?
Un transfert d’énergie provoqué par une différence de température.
Quelle est la formule de la chaleur sensible pour une capacité calorifique constante ?
ou .
Qu’est-ce que la chaleur latente ?
L’énergie nécessaire à un changement d’état à température constante dans les conditions idéalisées considérées.
Quelle relation définit le travail volumétrique élémentaire ?
Quel est le signe du travail volumétrique lors d’une détente selon la convention du support ?
Il est négatif.
Que signifie un travail volumétrique négatif lors d’une détente ?
Le système cède du travail au milieu extérieur.
Comment l’enthalpie H est-elle définie à partir de U, P et V ?
En quelle unité l’enthalpie H s’exprime-t-elle ?
En joules.
Quelle relation donne dH pour une transformation élémentaire avec seul travail de pression-volume ?
Que vaut le travail lors d’une transformation isochore ?
.
Quelle relation relie et lors d’une transformation isobare ?
.
Quel physicien français a observé la vapeur soulevant un couvercle ?
Denis PAPIN, 1647-1714.
Quelle idée Denis PAPIN a-t-il tirée de la vapeur soulevant un couvercle ?
Utiliser la vapeur pour repousser un piston et produire du travail.
Qu’indique une agitation accrue des particules sur leur température ?
Une température plus élevée.
Quelle formule convertit une température Celsius en kelvins ?
À quelle température Celsius la glace fond-elle sur l’échelle Celsius ?
0 °C.
Quelle formule convertit une température Celsius en Fahrenheit ?
À quoi la pression est-elle due à l’échelle microscopique ?
Aux chocs des molécules sur les parois.
Quelle est l’unité SI de pression ?
Le pascal.
Quelle équivalence définit le pascal ?
Quels éléments précise-t-on pour décrire un système thermodynamique ?
Sa frontière et son état thermodynamique.
Quel exemple représente un système isolé ?
Un calorimètre idéal.
Quelles grandeurs sont extensives et lesquelles sont intensives ?
Les grandeurs extensives sont ; les grandeurs intensives sont et la concentration.
Quelle relation définit une équation d’état ?
Quelles fonctions d’état sont citées ?
U, H et S.
De quoi dépendent le travail W et la chaleur Q ?
Du chemin de transformation.
Comment se déroule une transformation réversible dans le modèle idéal ?
Par une succession d’états d’équilibre infiniment proches.
Quelles irréversibilités peuvent affecter une transformation réelle ?
Les frottements, les différences finies de température ou de pression et le mélange.
Quelle relation lie transformation réversible et transformation quasi-statique ?
Toute transformation réversible est quasi-statique, mais l’inverse n’est pas nécessairement vrai.
Quels diagrammes thermodynamiques sont mentionnés dans la section ?
Clapeyron (P,V), Amagat (PV,P), (T,S), (H,S) et Mollier (P,H).
Dans un diagramme de Clapeyron, que représente l’aire sous la courbe P(V) ?
Le travail volumétrique.
Quel est le volume molaire d’un gaz à 1 atm et 0 °C ?
22,4 L.
Quelles sont les expressions des coefficients thermiques d’un gaz parfait ?
, et .
Dans quelles conditions le modèle du gaz parfait devient-il moins fiable ?
À pression élevée ou près d’une zone de condensation.
Quelle équation décrit un gaz selon le modèle de Van der Waals ?
.
Quelle relation relie pression et volume lors d’une transformation adiabatique réversible ?
À quoi correspond le travail reçu lors d’une transformation adiabatique réversible ?
Quel signe peut avoir le travail reçu par le système lors d’une détente ?
Il peut être négatif.
Quelles contributions microscopiques l’énergie interne regroupe-t-elle ?
Les contributions cinétiques et potentielles des particules du système.
Quelle est la nature macroscopique de l’énergie interne ?
C’est une fonction d’état.
Dans quelle unité l’énergie interne s’exprime-t-elle ?
En joules.
Quelles capacités calorifiques distingue-t-on selon les conditions ?
La capacité à pression constante et celle à volume constant .
Quelle formule relie la chaleur latente à la masse ?
.
À quoi la chaleur latente est-elle proportionnelle ?
À la quantité de matière.
Quelles chaleurs latentes distingue-t-on selon le changement d’état ?
Celles de sublimation , de vaporisation et de fusion .
Quelle formule donne la variation d’énergie interne d’un gaz parfait chauffé à volume constant ?
.
Quelle formule donne la variation d’enthalpie d’un gaz parfait chauffé à pression constante ?
.
Quelle est la relation de Mayer pour un gaz parfait ?
.
Comment s’écrit le rapport des capacités calorifiques d’un gaz parfait ?
.
Dans le schéma énergétique d’un réfrigérateur, dans quel sens le travail circule-t-il ?
Il entre dans la machine.
Quelles unités de pression rencontre-t-on aussi en pratique ?
Le bar et l’atmosphère.
Quelle valeur approximative de est utilisée pour les gaz diatomiques comme O₂ et N₂ ?
.
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1. Quel domaine étudie les transformations de l’énergie dans les systèmes ?
2. Pour décrire une installation, une technicienne relève sa pression, son volume, sa température et sa masse sans suivre les molécules. Quelle approche utilise-t-elle ?
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