Thermodynamique : quelques questions :)

[invite71ea5d46]

Bonjour !

Je suis en train de réviser mon cours de thermo mais je bloque sur certains points +/- importants.

1) La pression standard est elle égale à 1 atm ou 1 bar ?
2) δW = - P_ext . dT ??? Pour moi c'est P_int qui varie. Est ce que j'ai mal noté ? Le truc c'est que dans mes exos d'application j'en ai un qui utilise P_ext et l'autre P_int dans cette même formule.
2) Comment l'entropie S peut elle augmenter avec le désordre et augmenter lorsque le système tend vers son équilibre ? Pour moi le but d'une réaction spontanée était la quête d'équilibre, de stabilité justement.
3) Si le volume V est constant, est ce que la capacité calorifique molaire Cv est constante ?
4) Lors d'une réaction isotherme, pour des gaz parfaits ΔU = 0. Certes. Or ΔU = W + Q et là le raisonnement continue pour arriver à une formule. Mais pour moi, Q = 0 puisqu'il implique dT. Non ?

Merci de m'avoir lue !!
Et merci d'avance.
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[moco]

Le travail est créé par une force extérieure, qui agit sur un piston. Donc il peut aussi l'être créé par une pression mais qui reste extérieure au système.
Il arrive que la pression extérieure soit égale ou presque égale à la pression intérieure. C'est le cas quand la force qui agit est la force musculaire.
Mais si une seringue (supposée verticale) est remplie d'un gaz, et que tout à coup, on ajoute un gros poids lourd sur le piston, le travail est produit par une pression extérieure qui est beaucoup plus élevée que celle à l'intérieur. Le travail est aussi plus important. Mais le calcul de sa valeur numérique est difficile, car le piston se met en mouvement, acquiert de la vitesse, donc de l'énergie cinétique, et il va se mettre à osciller si les frottements sont faibles.

[moco]

La pression standard est de 1 bar. Mais il y a quelques années, elle était de 1 atm. Beaucoup de documents et de travaux utilisent encore la référence de 1 atm. Il y a donc un léger flottement ans les tables de données à ce suite. Mais ce n'est pas grave, car je n'ai jamais vu que ce changement de référence entraîne une quelconque erreur. La différence entre ces deux unités n'est que de 1.3%. Et les enthalpies ne changent presque pas avec la pression quand on passe de 1 à 2 bars. Cela commence à devenir important quand on passe de 1 à 100 bars. Alors passer de 1 bar, à 1.013 bar !...

[moco]

La capacité Cv est toujours constante, que l'on travaille à P ou à V constant. Mais on ne peut l'utiliser que dans les problèmes où on travaille à V constant.

L'équilibre est atteint quand le désordre est maximum.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteac45697a]

pour la question 2:
travail = force *distance
dw= f * dx
dw= f* dV /A
dw = f/A * dV
dw= p * dV (w= travail, A = surface, V = volume)
après c'est plus pratique d'utiliser la pression extérieur car elle est constante.

tu met un signe négatif par convention, la convention c'est: tu met un signe positif si le système reçoit quelque chose et un signe négatif s'il en donne.
si dV augmente, le système cède du travail à l'environnement donc dw doit être négatif. dw= -pext* dV


pour 4; tu peux échanger de la chaleur à température constante, par exemple un glaçon qui fond à zéro degrés. (il libère de l'energie que tu peux échanger sans faire varier la température).

[FC05]

La capacité Cv est toujours constante, que l'on travaille à P ou à V constant. Mais on ne peut l'utiliser que dans les problèmes où on travaille à V constant.

L'équilibre est atteint quand le désordre est maximum.

Cv (ou Cp) sont des constantes, à condition que la température ne varie pas !

Ceci dit on fait très souvent l'approximation que ces grandeurs ne varient pas avec T, mais c'est une approximation.

[invite71ea5d46]

Ok !! Merci beaucoup beaucoup beaucoup à tous !!!

[invite71ea5d46]

Mais juste à propos de la question 4), si T est constante pourquoi est ce que dT est différent de 0 ?? Ce qui nous permet de poursuivre les calculs. ??

[moco]

Il existe des phénomènes de transfert de chaleur dans lesquels la température ne change pas. La fusion de la glace, ou l'ébullition de l'eau sont tous deux des phénomènes qui se produisent à température constante, mais qui exigent l'apport de beaucoup de chaleur.

[invite71ea5d46]

Certes mais du point de vue mathématique et theorique il ya un bug non ?

[FC05]

Dans le 4 tu parles d'une "réaction isotherme pour des gaz parfait" Tu peux préciser, car des réactions avec exactement ∆U = 0, ce n'est pas la majorité.

[invite71ea5d46]

Voici un extrait de mon cours :
"Expansion isotherme d’un gaz parfait (transformation réversible)
L’énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de T (1ere loi de Joule)
Donc pour une transformation isotherme impliquant un tel corps, ΔU=0
Donc ΔU = Wrev + Qrev = 0
D'où W = -Q"
Je n'ai pas d'exemples dans mon cours désolé ! Mais j'ai toujours le même problème : isotherme = T cst or si Q est toujours là c'est que dT est différent de 0 car δQ=n.C.dT ... En revanche merci je ne savais pas qu'il pouvais y avoir échange de chaleur sans échange de température. Mais c'est dur à imaginer.

[moco]

Si tu comprimes ton gaz, le travail effectué augmente l'énergie interne du gaz, et la température du gaz s'élève. Si on veut que la compression soit isotherme, il faut évacuer cette chaleur en refroidissant le récipient où a eu lieu cette compression. La chaleur à évacuer (en Joules) est exactement égale au travail mécanique (en Joules) qui a permis la compression. C'est ce que ton cours se tue à te dire. La chaleur n'est pas ... à peu près égale au travail. Non. Elle est rigoureusement égale au travail.

[inviteac45697a]

en faite tu peux vraiment avoir une expansion isotherme d'un gaz parfait,

tu as dU= 0, dQ=0 et donc dw=0.

c'est un peu contre intuitif, mais dw= -pext dV et si la pression extérieur est nulle tu as évidemment dw =0. (et dQ = 0)

[invite71ea5d46]

Merci Du point de vue physique maintenant c'est clair.
En revanche, (je m'obstine mais j'aimerai bien comprendre) δQ=n.C.dT et T cste. On est d'accord. Or la dérivée d'une fonction constante est nulle. Donc du point de vue mathematiques on devrait avoir δQ=n.C.0 = 0 ? non ? Sauf s'il s'agit uniquement du cas à P cste et égale à 0 ?

[FC05]

Bien ... tu parles de réaction et au final c'est une transformation. Apprends et maîtrise ton vocabulaire d'abord. Tous sera plus simple.

Sinon, il faut quand même que p(ext) = 0.

[jeanne08]

Un transformation isotherme s'accompagne en général d'un échange de chaleur avec l'extérieur car si la température du système est constant c'est que l'on a mis un "thermostat" qui maintient cette température en captant ou cédant de la chaleur .
La loi dQ = n.Cv. dT n'est valable que pour une transformation d'un système de composition fixe qui évolue à volume constant pour laquelle la température varie de dT ( donc pas isotherme! )

[invite71ea5d46]

Bonjour,

Excusez moi je ne voyais pas une grande différence entre tranformation et réaction...
Merci beaucoup !
"La loi dQ = n.Cv. dT n'est valable que pour une transformation d'un système de composition fixe qui évolue à volume constant pour laquelle la température varie de dT ( donc pas isotherme! )"
C'était le maillon qu'il manquait à la chaîne ! Maintenant tout est clair !
Merci à tous !!