QCM : Thermodynamique (37 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une équipe choisit un piston contenant un gaz pour en étudier la pression et le volume, en le distinguant de l’air ambiant : que constitue le gaz étudié ?

Un système thermodynamique
Le milieu extérieur
Une variable d’état
Une phase thermodynamique

Un système thermodynamique

Explication

Le système thermodynamique est le corps ou l’ensemble de corps dont on étudie les propriétés physiques, séparé conceptuellement du milieu extérieur. Le milieu extérieur est ce qui entoure le système, une variable d’état caractérise son état et une phase désigne un état physique de la matière.

2. Un récipient laisse passer de la chaleur à travers ses parois, mais aucune matière ne franchit sa frontière : comment classer ce système ?

Comme un système sans énergie
Comme un système fermé
Comme un système ouvert
Comme un système isolé

Comme un système fermé

Explication

Un système fermé n’échange pas de matière avec l’extérieur, mais il peut échanger de l’énergie, par exemple sous forme de chaleur. Un système isolé n’échange ni matière ni énergie, tandis qu’un système ouvert échange matière et énergie.

3. Deux compartiments identiques sont réunis sans modifier leurs conditions physiques : le volume total s’additionne, tandis que la température commune reste inchangée. Quelle classification rend compte de ces observations ?

Le volume est intensif et la température extensive
Le volume et la température sont extensifs
Le volume est extensif et la température intensive
Le volume et la température sont intensifs

Le volume est extensif et la température intensive

Explication

Une variable extensive est proportionnelle à la taille du système et s’additionne lors de la réunion de sous-systèmes ; une variable intensive conserve une valeur commune. Classer la température comme extensive inverse les notions, et le caractère macroscopique ne rend pas le volume intensif.

4. Sur un diagramme pression-température d’un corps pur, une courbe sépare les domaines solide et gaz. Quelle frontière cette courbe représente-t-elle ?

La frontière liquide-vapeur
La courbe de vaporisation
La courbe de fusion
La courbe de sublimation

La courbe de sublimation

Explication

La courbe de sublimation sépare les domaines solide et gaz sur le diagramme pression-température. La fusion concerne la frontière solide-liquide, tandis que la vaporisation sépare liquide et vapeur.

5. Dans un gaz, les particules s’agitent davantage et leur énergie cinétique microscopique moyenne augmente : quelle grandeur macroscopique reflète cette évolution ?

La quantité de matière
La température
La pression
Le volume

La température

Explication

La température mesure l’agitation thermique microscopique et est proportionnelle à l’énergie cinétique microscopique moyenne des particules. La pression, le volume et la quantité de matière sont d’autres grandeurs, mais ne définissent pas cette relation.

6. Le corps A est en équilibre thermique avec C, et le corps B est également en équilibre thermique avec C. Quelle conclusion découle du principe zéro de la thermodynamique ?

A et B sont en équilibre thermique entre eux
A et B échangent nécessairement de la matière
A et B ont des volumes identiques
A et B sont à des pressions identiques

A et B sont en équilibre thermique entre eux

Explication

Selon le principe zéro, deux corps chacun en équilibre thermique avec un troisième sont en équilibre thermique entre eux ; leur température est donc la même. Cette conclusion porte sur la température, et n’impose ni égalité de volume, ni échange de matière, ni égalité de pression.

7. Un fluide exerce une force normale de 18 N18\,\mathrm{N} sur une surface élémentaire de 3 m23\,\mathrm{m^2}. Quelle pression PP satisfait la relation entre la force dFdF et la surface dSdS ?

18 Pa18\,\mathrm{Pa}
0,17 Pa0{,}17\,\mathrm{Pa}
6 Pa6\,\mathrm{Pa}
54 Pa54\,\mathrm{Pa}

$$6\,\mathrm{Pa}$$

Explication

La relation dF=P dSdF=P\,dS donne P=dF/dS=18/3=6 PaP=dF/dS=18/3=6\,\mathrm{Pa}. 54 Pa54\,\mathrm{Pa} vient d’une multiplication, tandis que 0,17 Pa0{,}17\,\mathrm{Pa} inverse le rapport.

8. Un capteur indique une pression de 2,4 bar2{,}4\,\mathrm{bar}. Quelle valeur correspond à cette pression en pascals ?

2,4×103 Pa2{,}4\times10^3\,\mathrm{Pa}
2,4×105 Pa2{,}4\times10^5\,\mathrm{Pa}
2,4×106 Pa2{,}4\times10^6\,\mathrm{Pa}
2,4×104 Pa2{,}4\times10^4\,\mathrm{Pa}

$$2{,}4\times10^5\,\mathrm{Pa}$$

Explication

Comme 1 bar=105 Pa1\,\mathrm{bar}=10^5\,\mathrm{Pa}, 2,4 bar=2,4×105 Pa2{,}4\,\mathrm{bar}=2{,}4\times10^5\,\mathrm{Pa}. Les autres valeurs appliquent un facteur de conversion trop petit ou trop grand.

9. Dans quel régime le modèle du gaz parfait reproduit-il le comportement limite des gaz réels ?

Lorsque la pression tend vers zéro
Lorsque la pression tend vers l’infini
Lorsque la température tend vers zéro
Lorsque le gaz se transforme en liquide

Lorsque la pression tend vers zéro

Explication

Le gaz parfait est un modèle qui reproduit le comportement limite des gaz réels lorsque la pression tend vers zéro. La pression élevée et la transformation en liquide ne décrivent pas cette limite.

10. Deux gaz différents sont étudiés à température fixée, chacun lorsque sa pression tend vers zéro. Que peut-on affirmer au sujet de la constante vers laquelle tend leur produit PVPV ?

Elle dépend de la quantité de matière, pas de la nature du gaz
Elle dépend à la fois de la nature et de la quantité de matière
Elle dépend de la température, mais pas de la quantité de matière
Elle dépend de la nature du gaz, pas de la quantité de matière

Elle dépend de la quantité de matière, pas de la nature du gaz

Explication

La loi de Boyle-Mariotte indique qu’à température fixée et lorsque P→0P\to0, PVPV tend vers une constante dépendant de la quantité de matière, mais pas de la nature du gaz. L’indépendance envers la quantité de matière inverse cette dépendance.

11. Un échantillon de gaz parfait contient 2 mol2\,\mathrm{mol} à 300 K300\,\mathrm{K} et occupe 0,050 m30{,}050\,\mathrm{m^3}. Quelle pression résulte de l’équation d’état ?

2R×0,050300\frac{2R\times0{,}050}{300}
2R×3000,050\frac{2R\times300}{0{,}050}
0,050R×3002\frac{0{,}050R\times300}{2}
R×3000,050\frac{R\times300}{0{,}050}

$$\frac{2R\times300}{0{,}050}$$

Explication

Avec PV=nRTPV=nRT, on isole P=nRT/VP=nRT/V, soit P=2R×300/0,050P=2R\times300/0{,}050. Placer le volume au numérateur ou omettre nn ne respecte pas l’équation d’état.

12. Un mélange de deux gaz parfaits occupe le même volume à la même température. Leurs quantités sont n1=1 moln_1=1\,\mathrm{mol} et n2=3 moln_2=3\,\mathrm{mol}. Quelle expression donne la pression totale ?

(n1+n2)RTV\frac{(n_1+n_2)}{RTV}
n1RTV\frac{n_1RT}{V}
(n2−n1)RTV\frac{(n_2-n_1)RT}{V}
(n1+n2)RTV\frac{(n_1+n_2)RT}{V}

$$\frac{(n_1+n_2)RT}{V}$$

Explication

La loi de Dalton additionne les pressions partielles : P=∑iniRT/V=(n1+n2)RT/VP=\sum_i n_iRT/V=(n_1+n_2)RT/V. La différence des quantités ne représente pas la somme des contributions, et omettre une espèce néglige sa pression partielle.

13. Pour une fonction f(x,y,z)f(x,y,z), on calcule sa dérivée partielle par rapport à yy. Quel traitement réserve-t-on aux variables xx et zz ?

On considère yy comme constante.
On les dérive en même temps que yy.
On les considère comme constantes.
On les remplace par zéro.

On les considère comme constantes.

Explication

Une dérivée partielle par rapport à yy fait varier yy tout en traitant les autres variables comme constantes. Dériver toutes les variables confond dérivée partielle et dérivée totale; tenir yy constant inverse le rôle des variables; remplacer les autres variables par zéro ne fait pas partie de la définition.

14. Une fonction d’état est donnée par β(x,y,z)\beta(x,y,z). Quelle expression donne sa variation différentielle lorsque les trois variables changent ?

dβ=∂β∂xdx+∂β∂ydy+∂β∂zdzd\beta=\frac{\partial\beta}{\partial x}dx+\frac{\partial\beta}{\partial y}dy+\frac{\partial\beta}{\partial z}dz
dβ=∂β∂xdx+∂β∂zdy+∂β∂ydzd\beta=\frac{\partial\beta}{\partial x}dx+\frac{\partial\beta}{\partial z}dy+\frac{\partial\beta}{\partial y}dz
dβ=∂β∂xdx+∂β∂ydyd\beta=\frac{\partial\beta}{\partial x}dx+\frac{\partial\beta}{\partial y}dy
dβ=∂2β∂x2dx+∂2β∂y2dy+∂2β∂z2dzd\beta=\frac{\partial^2\beta}{\partial x^2}dx+\frac{\partial^2\beta}{\partial y^2}dy+\frac{\partial^2\beta}{\partial z^2}dz

$$d\beta=\frac{\partial\beta}{\partial x}dx+\frac{\partial\beta}{\partial y}dy+\frac{\partial\beta}{\partial z}dz$$

Explication

La différentielle totale additionne les contributions des variations de chaque variable, chacune multipliée par la dérivée partielle correspondante. Omettre le terme en zz néglige une variable; permuter dydy et dzdz associe mal les variations; les dérivées secondes ne définissent pas cette différentielle.

15. Un système passe d’un état d’équilibre initial à un état d’équilibre final après une modification de son environnement extérieur. Comment nomme-t-on cette évolution ?

Une transformation quasistatique.
Une transformation.
Un état d’équilibre.
Une transformation réversible.

Une transformation.

Explication

Une transformation est l’évolution d’un système entre deux états d’équilibre provoquée par une modification de l’environnement extérieur. Un état d’équilibre désigne une condition du système; la réversibilité et le caractère quasistatique sont des propriétés particulières qui ne sont pas établies ici.

16. Lors d’un protocole, le système traverse une succession d’états d’équilibre infiniment voisins. De plus, il peut être inversé avec équilibre entre le système et le milieu extérieur à tout instant. Quelle caractérisation convient ?

La transformation est isobare et à pression constante.
La transformation est réversible et quasistatique.
La transformation est irréversible et hors équilibre.
La transformation est quasistatique, sans réversibilité établie.

La transformation est réversible et quasistatique.

Explication

Une transformation réversible est quasistatique et peut être inversée en maintenant l’équilibre entre le système et le milieu extérieur à tout instant. La seule succession d’états voisins établit le caractère quasistatique, pas la réversibilité; l’irréversibilité correspond à l’absence des critères requis; une pression constante ne découle pas de ces propriétés.

17. Dans une expérience, la pression extérieure reste constante, mais celle du système varie. Quelle classification correspond à cette condition ?

Une transformation isobare, mais pas monobare d’après les données.
Une transformation à la fois monobare et isobare.
Une transformation irréversible sans autre caractérisation.
Une transformation monobare, mais pas isobare d’après les données.

Une transformation monobare, mais pas isobare d’après les données.

Explication

Une transformation monobare maintient constante la pression extérieure, tandis qu’une transformation isobare maintient constante la pression du système et implique un caractère quasistatique. La pression du système variant, le critère isobare n’est pas satisfait; cette variation ne suffit pas à conclure à l’irréversibilité.

18. Un système reçoit de l’énergie de son environnement au cours d’une transformation. Quel signe prend la variation d’énergie ΔE\Delta E selon la convention adoptée ?

ΔE>0\Delta E>0
ΔE=0\Delta E=0
ΔE<0\Delta E<0
Le signe dépend de la pression extérieure

$$\Delta E>0$$

Explication

La variation est positive lorsque l’extérieur fournit de l’énergie au système. ΔE<0\Delta E<0 correspond au transfert du système vers l’extérieur, tandis que le signe ne dépend pas de la seule pression.

19. Quel phénomène constitue un travail au sens thermodynamique ?

Une quantité qui dépend uniquement des états initial et final
Un transfert d’énergie dû à une action mécanique macroscopique
Un paramètre caractérisant l’état d’équilibre du système
Un transfert d’énergie dû à un échange thermique microscopique

Un transfert d’énergie dû à une action mécanique macroscopique

Explication

Le travail est un transfert d’énergie résultant d’une action mécanique macroscopique, par exemple une force appliquée pendant un déplacement. Le transfert thermique relève de la chaleur, la température est un paramètre d’état, et le travail dépend du chemin suivi.

20. Un gaz soumis à une pression extérieure constante se détend d’un volume infinitésimal dV>0dV>0. Quelle expression donne le travail élémentaire des forces pressantes ?

δWext=−P dV\delta W_{\mathrm{ext}}=-P\,dV
δWext=Pext dV\delta W_{\mathrm{ext}}=P_{\mathrm{ext}}\,dV
δWext=−Pext dV\delta W_{\mathrm{ext}}=-P_{\mathrm{ext}}\,dV
δWext=−dV/Pext\delta W_{\mathrm{ext}}=-dV/P_{\mathrm{ext}}

$$\delta W_{\mathrm{ext}}=-P_{\mathrm{ext}}\,dV$$

Explication

Le travail élémentaire des forces pressantes s’écrit δWext=−Pext dV\delta W_{\mathrm{ext}}=-P_{\mathrm{ext}}\,dV. Le signe positif omet le signe conventionnel, le quotient inverse les grandeurs et PP désigne la pression du système plutôt que la pression extérieure.

21. Lors d’une transformation monobare, un gaz subit une pression extérieure constante Pext=2,0×105 PaP_{\mathrm{ext}}=2{,}0\times10^5\,\mathrm{Pa} et son volume augmente de 3,0×10−3 m33{,}0\times10^{-3}\,\mathrm{m}^3. Quel est le travail des forces pressantes ?

+600 J+600\,\mathrm{J}
−600 J-600\,\mathrm{J}
0 J0\,\mathrm{J}
−67 J-67\,\mathrm{J}

$$-600\,\mathrm{J}$$

Explication

En transformation monobare, W=−PextΔVW=-P_{\mathrm{ext}}\Delta V. Le produit vaut 2,0×105×3,0×10−3=600 J2{,}0\times10^5\times3{,}0\times10^{-3}=600\,\mathrm{J}, donc le travail est −600 J-600\,\mathrm{J} ; le signe positif oublie la convention, le quotient inverse les facteurs et un volume variable ne donne pas un travail nul.

22. Dans un système, à quoi correspond la chaleur QQ ?

À un transfert d’énergie par transfert thermique microscopique
À une grandeur dont la variation dépend uniquement des états initial et final
À un paramètre caractérisant l’état d’équilibre
À un transfert d’énergie par action mécanique macroscopique

À un transfert d’énergie par transfert thermique microscopique

Explication

La chaleur est un transfert d’énergie résultant d’un transfert thermique à l’échelle microscopique. L’action mécanique décrit le travail, la température est un paramètre d’état et la chaleur dépend du chemin suivi plutôt que des seuls états initial et final.

23. Au cours d’une transformation, un système reçoit de l’énergie par transfert thermique tandis que sa température reste constante. Quelle interprétation distingue correctement chaleur et température ?

La chaleur et la température sont toutes deux des paramètres d’état
La chaleur et la température sont toutes deux des énergies transférées
La chaleur est une énergie transférée et la température un paramètre d’état
La chaleur est un paramètre d’état et la température une énergie transférée

La chaleur est une énergie transférée et la température un paramètre d’état

Explication

La chaleur désigne l’énergie transférée pendant une transformation, alors que la température caractérise un état d’équilibre ; une température constante n’empêche donc pas un transfert thermique. Les autres interprétations échangent ou confondent ces deux notions.

24. Un échantillon est placé dans un récipient calorifugé et subit une transformation adiabatique. Quelle valeur prend la chaleur échangée avec l’extérieur ?

La chaleur dépend de la variation de température
La température du système vaut zéro
Le travail échangé vaut nécessairement zéro
Q=0Q=0

$$Q=0$$

Explication

Une transformation adiabatique n’échange pas de chaleur avec l’extérieur, donc Q=0Q=0 ; le récipient calorifugé empêche ces échanges. Une transformation isotherme concerne la température, et l’adiabaticité n’impose ni travail nul ni température nulle.

25. Deux transformations relient le même état initial au même état final, mais suivent des chemins différents. Pour quelle grandeur la variation est-elle nécessairement identique dans les deux cas ?

La variation d’une fonction d’état
La chaleur échangée pendant la transformation
La somme des échanges thermiques le long du chemin
Le travail échangé pendant la transformation

La variation d’une fonction d’état

Explication

La variation d’une fonction d’état dépend uniquement des états initial et final, donc elle est identique pour ces deux chemins. Le travail et la chaleur sont des transferts qui dépendent du chemin suivi.

26. Dans un système, à quelles contributions microscopiques l’énergie interne UU est-elle associée ?

Aux énergies cinétique et potentielle macroscopiques
Aux énergies cinétique et potentielle des particules microscopiques
Aux énergies cinétique macroscopique et potentielle microscopique
À l’énergie potentielle microscopique et à la chaleur échangée

Aux énergies cinétique et potentielle des particules microscopiques

Explication

L’énergie interne correspond à la somme des énergies cinétique et potentielle des particules à l’échelle microscopique. L’énergie macroscopique concerne le mouvement ou la position du système dans son ensemble, tandis que la chaleur est un échange d’énergie, non une contribution constitutive de UU.

27. Un système macroscopiquement au repos reçoit 80 J80\,\mathrm{J} de chaleur et fournit 30 J30\,\mathrm{J} de travail, avec ΔU=W+Q\Delta U=W+Q. Quelle est sa variation d’énergie interne ?

110 J110\,\mathrm{J}
80 J80\,\mathrm{J}
50 J50\,\mathrm{J}
−50 J-50\,\mathrm{J}

$$50\,\mathrm{J}$$

Explication

Au repos macroscopique, le premier principe donne ΔU=W+Q\Delta U=W+Q. Le travail fourni vaut −30 J-30\,\mathrm{J} avec cette convention, d’où ΔU=−30+80=50 J\Delta U=-30+80=50\,\mathrm{J}; prendre le travail comme positif ou la chaleur reçue comme négative conduit à un signe erroné.

28. Un système macroscopiquement au repos évolue à pression extérieure constante et reçoit 250 J250\,\mathrm{J} de chaleur. Quelle variation d’enthalpie en découle ?

−250 J-250\,\mathrm{J}
Une variation égale à la chaleur moins le travail de pression
Une variation nulle puisque la pression reste constante
250 J250\,\mathrm{J}

$$250\,\mathrm{J}$$

Explication

Pour un système au repos macroscopique en évolution monobare, le premier principe donne ΔH=Q\Delta H=Q; la chaleur reçue implique donc ΔH=250 J\Delta H=250\,\mathrm{J}. La pression constante ne rend pas l’enthalpie constante, et la relation fournie ne demande pas de soustraire un travail supplémentaire.

29. Pour évaluer la variation d’enthalpie d’une transformation complexe dont on connaît les états initial et final, quelle stratégie de bilan est justifiée ?

La décomposer en étapes idéalisées reliant les mêmes états
Reconstituer chaque détail du chemin réel avant le calcul
Additionner les travaux en les prenant pour la variation d’enthalpie
Évaluer l’enthalpie à partir de l’état final seul

La décomposer en étapes idéalisées reliant les mêmes états

Explication

L’enthalpie étant une fonction d’état, sa variation dépend des états initial et final et non du chemin réel; des étapes idéalisées peuvent donc simplifier le bilan. Exiger le détail du chemin confond fonction d’état et échange dépendant du parcours, tandis que le travail n’est pas à lui seul la variation d’enthalpie.

30. Un échantillon reçoit de la chaleur pendant une fusion à température constante, puis est chauffé à l’état liquide. Comment calculer la chaleur totale reçue ?

Additionner la chaleur de fusion et celle du chauffage du liquide
Soustraire la chaleur de fusion de la chaleur de chauffage du liquide
Additionner la chaleur de fusion et celle d’un chauffage pendant la fusion
Retenir seulement la chaleur nécessaire pour chauffer le liquide

Additionner la chaleur de fusion et celle du chauffage du liquide

Explication

Pendant le changement d’état, la chaleur reçue modifie la phase à température constante; la chaleur totale est la somme des chaleurs de chaque étape. Inclure une hausse de température pendant la fusion confond changement de phase et chauffage, et omettre ou soustraire une étape ne donne pas le bilan total.

31. Dans un diagramme de Clapeyron (P,V) (P,V), un gaz se détend de VA=2 LV_A=2\,\mathrm{L} à VB=5 LV_B=5\,\mathrm{L} sous une pression constante P=100 kPaP=100\,\mathrm{kPa}. Quel est le travail des forces de pression selon W=−∫VAVBP dVW=-\int_{V_A}^{V_B}P\,dV ?

−200 J-200\,\mathrm{J}
−300 J-300\,\mathrm{J}
300 J300\,\mathrm{J}
−500 J-500\,\mathrm{J}

$$-300\,\mathrm{J}$$

Explication

À pression constante, W=−P(VB−VA)=−100 kPa×3 L=−300 JW=-P(V_B-V_A)=-100\,\mathrm{kPa}\times3\,\mathrm{L}=-300\,\mathrm{J}, puisque 1 kPa L=1 J1\,\mathrm{kPa\,L}=1\,\mathrm{J}. Omettre le signe négatif donne un travail positif; inverser les volumes change aussi le signe, et le produit correct porte sur la variation de volume de 3 L3\,\mathrm{L}.

32. Un gaz parfait passe de 280 K à 340 K. En utilisant la première loi de Joule, comment s’exprime la variation de son énergie interne si sa capacité thermique à volume constant est CvC_v ?

Cv(Vf−Vi)C_v(V_f-V_i)
Cp(340−280)C_p(340-280)
Cv(340−280)C_v(340-280)
Cv(280−340)C_v(280-340)

$$C_v(340-280)$$

Explication

La première loi de Joule donne dU=Cv dTdU=C_v\,dT, donc ici ΔU=Cv(340−280)\Delta U=C_v(340-280). CpC_p confond les capacités thermiques, l’ordre inversé change le signe et une variation de volume ne détermine pas ΔU\Delta U pour un gaz parfait.

33. La température d’un gaz parfait augmente de 25 K. Quelle expression donne la variation de son enthalpie selon la deuxième loi de Joule, si sa capacité thermique à pression constante est CpC_p ?

Cp(Vf−Vi)C_p(V_f-V_i)
Cp×(−25)C_p\times(-25)
Cp×25C_p\times 25
Cv×25C_v\times 25

$$C_p\times 25$$

Explication

La deuxième loi de Joule établit que dH=Cp dTdH=C_p\,dT, d’où ΔH=Cp×25\Delta H=C_p\times25 pour cette hausse de température. CvC_v correspond à l’énergie interne, tandis que la variation de volume ou le signe négatif ne décrivent pas ici l’évolution donnée.

34. Un échantillon contient 2 moles d’un gaz parfait. Quelle relation permet de calculer l’écart entre ses capacités thermiques totales à pression constante et à volume constant ?

Cp−Cv=2RC_p-C_v=2R
Cp−Cv=RC_p-C_v=R
Cv−Cp=2RC_v-C_p=2R
Cp+Cv=2RC_p+C_v=2R

$$C_p-C_v=2R$$

Explication

La relation de Mayer pour les capacités totales est Cp=Cv+nRC_p=C_v+nR; avec 2 moles, l’écart vaut donc 2R2R. L’écart molaire vaut RR, l’inversion donne le mauvais signe et une somme des capacités n’est pas la relation de Mayer.

35. Un gaz parfait subit une transformation isotherme et reçoit un travail W=120 JW=120\,\text{J} selon la convention ΔU=W+Q\Delta U=W+Q. Quelle chaleur QQ est échangée ?

120 J120\,\text{J}
−240 J-240\,\text{J}
−120 J-120\,\text{J}
0 J0\,\text{J}

$$-120\,\text{J}$$

Explication

En isotherme, ΔU=0\Delta U=0 pour un gaz parfait; ainsi W+Q=0W+Q=0 et Q=−W=−120 JQ=-W=-120\,\text{J}. Prendre le même signe que le travail méconnaît cette relation, tandis que la chaleur n’est pas nécessairement nulle lorsque ΔU=0\Delta U=0.

36. Un corps pur passe de l’état liquide à l’état gazeux à pression constante. Que se passe-t-il pendant le changement d’état ?

Les phases liquide et gazeuse coexistent à température constante, avec chaleur cédée.
Les phases liquide et gazeuse coexistent à température variable, avec chaleur reçue.
La phase gazeuse est seule présente à température constante, avec chaleur reçue.
Les phases liquide et gazeuse coexistent à température constante, avec chaleur reçue.

Les phases liquide et gazeuse coexistent à température constante, avec chaleur reçue.

Explication

Lors d’une vaporisation, les deux phases coexistent à pression et température constantes et le corps reçoit de la chaleur. La chaleur cédée correspond au sens inverse, une température variable ne caractérise pas le palier de changement d’état, et les deux phases coexistent pendant celui-ci.

37. Un système thermodynamique fermé reçoit un travail de 120 J et cède une chaleur de 35 J. Quelle est la variation de son énergie totale, avec les signes de la relation ΔE=W+Q\Delta E=W+Q ?

Une diminution de 155 J
Une augmentation de 85 J
Une diminution de 85 J
Une augmentation de 155 J

Une augmentation de 85 J

Explication

La chaleur cédée vaut Q=−35 JQ=-35\,\text{J} et le travail reçu vaut W=120 JW=120\,\text{J} ; ainsi, ΔE=W+Q=120−35=85 J\Delta E=W+Q=120-35=85\,\text{J}. Additionner les valeurs absolues donne 155 J, soustraire le travail inverse la relation, et traiter le travail reçu comme négatif donne une variation de −155 J.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 85 flashcards sur Thermodynamique.

Qu’est-ce qu’un système thermodynamique ?

Un corps ou un ensemble de corps dont on étudie les propriétés physiques, distinct du milieu extérieur.

Qu’échange un système fermé avec l’extérieur ?

De l’énergie, mais pas de matière.

Qu’échange un système isolé avec l’extérieur ?

Ni matière ni énergie.

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