Thermodynamique

[invite0500d159]

Salut ♡
Pourquoi est ce que dans une transformation reversible ,la pression exterieure= pression interieure= pression du gaz et dans la transformation irréversible, pression ext = pression int = constante ?
Et merci
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[petitmousse49]

Bonjour
Une transformation réversible est une transformation à la fois quasi statique et renversable.
Quasi statique : chaque état du système peut être considéré comme un état d'équilibre. Cela suppose donc, entre autres conditions, que la pression du gaz (pression intérieure) est, au premier ordre près, égale à la pression extérieure.
Renversable : il est possible de revenir à l'état initial par la même succession d'états intermédiaires.
Le cas particulier pression intérieure = pression extérieure = constante correspond à une transformation isobare et mécaniquement quasi statique (éventuellement réversible si les autres conditions rappelées au dessus sont vérifiées).

[moco]

Bonjour,
On va travailler sur le produit PV = 1, en passant des valeurs initiales V_o = 1 L et P_o = 1 bar, à une valeur finale de P₁ = 10 bar et V₁ = 0.1 L.

Imagine que tu disposes d'une seringue de volume V = 1 L et à la pression initiale Po = 1 bar. Pour passer de l'état initial à l'état final, il y a deux possibilités (au moins) :
1) Tu augmentes brutalement la pression externe sur le piston, en appuyant avec une pression externe égale à la valeur de la pression finale du gaz, donc 10 bar. Cela chauffe le gaz. Le piston passe brutalement à l'état final, en oscillant un peu autour du volume final. On le laisse se calmer et refroidir. A la fin le volume se stabilise et il est 10 fois plus petit qu'au début donc V₁ = 0.1 L et la pression interne de P₁ est 10 fois plus grande, donc = 10 bar.
2) Tu appuies d'abord avec une pression juste supérieure à 1 bar, peut-être 1.1 bar, ce qui cause une compression minime. On laisse refroidir, puis on augmente la pression à 1.2 bar, puis 1.3 bar, puis 1.4 bar. Ainsi de suite jusqu'à l'état final, qui est le même que dans le cas précédent. Mais ici la pression extérieure est à tout moment très très peu supérieure à la pression interne du gaz.

Calculons le travail effectué dans ces deux car. Par définition, le travail est F Delta x, ou - P delta V.

Dans le cas 1) tout le travail est fait par la pression extérieure qui est la pression intérieure finale P₁ = 10 bar et c'est une constante. Il vaut : -P₁/(V₁ - V_o) = - 10 bar ·(1 L - 0,1 L) = + 9 unités arbitraires (L·bar)

Dans le cas 2, le travail est l'intégrale de PdV, où P varie en continu. P est la pression externe, mais où on admet que cette pression externe est quasiment égale à la pression interne du gaz, donc nRT/V. Le calcul montre que le travail vaut alors :
P_oV_o ln(10/1) = 1 ln 10 = 2.3 unités arbitraires (L·bar)

La travail vaut 9 unités arbitraires dans le premier cas, et seulement 2.3 des mêmes unités dans le 2ème cas. Le premier cas est une transformation irréversible. Le 2ème cas est une transformation réversible. Comme le travail est une dépense d'énergie, donc une défense d'argent, on a intérêt à réaliser une compression de manière la plus réversible posible.