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Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?



  1. #1
    Alfnet

    Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?


    ------

    Bonjour,

    Lorsque l'on comprime de l'air, il s'échauffe, alors que le système est censé être thermiquement isolé...

    Je sais que PV=NRT et donc T=PV/NR avec N et R constants. Comment donc T peut-elle varier quand P augmente et que V diminue?

    Quelqu'un peut m'expliquer? Merci d'avance.

    -----

  2. #2
    lguenhael

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Bonsoir,

    Ben s'il est isolé ça va justement favoriser son échauffement. S'il n'était pas isolé il pourrait alors perdre cette énergie thermique.

    Je pense que la question serait plutôt :

    Pourquoi lorsque l'on comprime de l'air il s'échauffe?

    Cordialement.

  3. #3
    Alfnet

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Tout à fait Iguenhael, on pourrait dire que la question est mal formulée et serait plutôt: "Pourquoi l'air que l'on comprime s'échauffe-t-il?"

    Thermodynamiquement, il doit y avoir une explication au fait que l'augmentation de pression ne compense pas la diminution de volume... C'est ce que je cherche à comprendre...

  4. #4
    mach3
    Modérateur

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    thermiquement isolé veut dire pas de transfert de chaleur avec l'extérieur, ou encore adiabatique. La chaleur et la température sont deux choses différentes, il n'y a donc aucune surprise à avoir un changement de température sans échange de chaleur.

    La température peut évoluer dans une enceinte adiabatique pour deux raisons :
    -si je fournis un travail mécanique à l'enceinte (compression), l'énergie interne va augmenter (1er principe de la thermo) et donc la température va augmenter à son tour, énergie interne et température étant fonction l'une de l'autre (proportionnel si l'enceinte est remplie d'un gaz parfait) (on aura l'inverse si on prend du travail à l'enceinte, c'est à dire en créant une dépression)
    -si une réaction se produit dans l'enceinte (le cas de l'air est exclu) elle peut changer la température si elle est exothermique ou endothermique. Cette fois l'énergie interne va rester constante (si l'enceinte à un volume maintenu constant) mais sa relation avec la température change (du coup on a une température différente à énergie interne égale).

    Je me suis placé à un niveau d'explication plutot thermo classique. Si tu le souhaite je peux approfondir par une explication plutot au niveau microscopique.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Alfnet

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Okay,

    Si je comprend bien, ma réflexion au niveau PV=NRT n'est donc pas la bonne... Il s'agit plus d'un explication par rapport à l'énergie interne qui est fonction de la T° uniquement. U=f(T) qui peut être démontré par la détente libre de Joule. Je parle bien du point de vue thermodynamique classique.

  7. #6
    lguenhael

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Ne pas oublier l'énergie de déformation élastique.

    Cordialement.

  8. #7
    Niels Adribohr

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par Alfnet Voir le message
    Je parle bien du point de vue thermodynamique classique.
    Pourtant, c'est tellement plus intéressant et aussi plus compréhensible que de connaitre ce qu'il se passe au niveau microscopique comme le suggerait Mach3 (en restant d'un point de vue classique c'est à dire non quantique) .
    Regarde comme c'est simple : on peut assimiler les molécules du gaz grossierement comme des petites balles totalement élastique (ceci est une approximation) qui se cognent les unes aux autres dans tout les sens et rebondissent contre les parois.
    Que ce passe i'il lorsque la paroi du piston est immobile (il faut bien sur le maintenir à sa place pour contrecarrer la pression du gaz pour qu'il reste immobile) ? Les molécules le bombardent, et à chaque collision, une molécule allant à la vitesse v perpendiculaire au piston repart avec une vitesse v dans l'autre sens.
    Lorsque l'on comprime le gaz avec un piston, la paroi du piston va à l'encontre des molécules, et en quelque sorte, les frappes de telles sortes que, en rebondissant, les molécules possedent une vitesse supérieur à v (de la même maniere que lorsqu'on frappe une balle de tennis arrivant sur nous, elle repart dans l'autre direction avec plus de vitesse). Bien sur, si toutes les molécules acquierent plus de vitesse en rebondissant sur la paroi, cela veut dire que le gaz s'échauffe (puisqu'en fin de compte, la température n'est qu'une sorte de mesure de la vitesse des molécules).
    D'un autre coté, lorsque l'on détend le gaz en déplaçant le piston dans l'autre sens, ce qu'il se passe au niveau des collisions avec les molécules sur la paroi du piston, c'est que le piston amorti les molécules en allant moins vite qu'elles, mais dans la même direction (pense à comment amortir une balle de tennis qui vient à toutes vitesses, pour l'amortir, il faut l'accompagner en faisant un geste d'avant en arriere). Ainsi, toutes les balles perdent de la vitesse, et le gaz se refroidit.

    Je trouve qu'avec ce genre de raisonnement simple, la thermodynamique semble beaucoup moins mysterieuse.

  9. #8
    Alfnet

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par Niels Adribohr Voir le message
    Je trouve qu'avec ce genre de raisonnement simple, la thermodynamique semble beaucoup moins mysterieuse.
    ABSOLUMENT, voilà un langage que je comprends... Un jour, mon père m'a expliqué un truc comme ça avec des abeilles et des petites fleur,... mais c'est une autre histoire

    J'ai posté une autre problème... de thermomètres cette fois... Cela vous dit quelque chose???

  10. #9
    gatsu

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par Alfnet Voir le message
    Bonjour,

    Lorsque l'on comprime de l'air, il s'échauffe, alors que le système est censé être thermiquement isolé...

    Je sais que PV=NRT et donc T=PV/NR avec N et R constants. Comment donc T peut-elle varier quand P augmente et que V diminue?

    Quelqu'un peut m'expliquer? Merci d'avance.
    Salut,

    Juste pour en rajouter une couche : tu te demandes pourquoi lors d'une transformation adiabatique la variation de volume n'est pas compensée par la variation de pression ? Et bien c'est tout simplement parce que, lors d'une transformation adiabatique on a :
    et non tout simplement.
    Comme c'est une formule que tu connais je pense c'est peut être "plus parlant" comme ça.
    Cette formule traduit en fait ce qu'a expliqué mach3 avec des mots.

  11. #10
    Alfnet

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Salut,

    Juste pour en rajouter une couche : tu te demandes pourquoi lors d'une transformation adiabatique la variation de volume n'est pas compensée par la variation de pression ? Et bien c'est tout simplement parce que, lors d'une transformation adiabatique on a :
    et non tout simplement.
    Comme c'est une formule que tu connais je pense c'est peut être "plus parlant" comme ça.
    Cette formule traduit en fait ce qu'a expliqué mach3 avec des mots.
    Re-bonjour... J'y ai passé la nuit mais je crois pouvoir expliquer avec des formules pourquoi l'air comprimé chauffe. Il s'agit d'une transformation isotherme réversible.

    Dès lors on part de la formule qui dit que le travail (W) représente la relation entre la pression (P) et la différence de volumes avant et après la compression (Vo et V), soit:


    comme




    pour une mole de gaz parfait, on sait que



    on obtient donc que



    Comme R et T sont des constantes, on peut les sortir de l'intégrale:



    Si on intègre



    dès lors:



    et comme il s'agit d'une transformation isotherme, la variation l'énergie interne



    car elle ne dépend que de la t° et on est dans une transformation isotherme



    On en déduit que:



    Lors d'une compression isotherme (V < Vo), le système emprunte du travail au milieu extérieur (W>0) et lui cède de la chaleur (Q<0) équivalente au travail... L'air dans le piston chauffe! CQFD.

    Me trompe-je?

  12. #11
    mach3
    Modérateur

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    c'est tout le contraire... tu peux m'expliquer comment l'air dans le piston peut chauffer (augmentation de la température) si c'est isotherme (température constante)?

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  13. #12
    gatsu

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par Alfnet Voir le message
    Re-bonjour... J'y ai passé la nuit mais je crois pouvoir expliquer avec des formules pourquoi l'air comprimé chauffe. Il s'agit d'une transformation isotherme réversible.
    Salut,

    Justement non ce n'est pas une règle générale "l'air comprimé chauffe".
    Il faut que ça soit adiabatique pour que ça chauffe.

    Et précisément lors d'une transformation isotherme la température du gaz est toujours la même tout au long de la transformation donc ça ne pourra jamais te faire comprendre ce faux postulat désolé.

    Par contre une compression isotherme (par exemple dans le cycle de Carnot il me semble) est un bon exemple de compression sans élévation de température.

    Pour détailler un peu plus ce que je voulais dire plus haut, lors d'une transformation adiabatique tu as :

    Donc si tu pars d'un point pour aller un point avec alors tu as :

    Comme les phases A et B sont supposées à l'equilibre tu as aussi :

    et

    et donc

    La présence d'un non nul et supérieur à 1 (caractéristique de la transfo. adiabatique) permet d'affirmer alors qu'à une compression est associée une élevation de température.
    On pourra noter que si alors les températures sont égales ce qui correspond à une transformation isotherme en fait.

  14. #13
    Alfnet

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Dans l'énoncé de départ, il s'agit d'un système isolé thermiquement. Et donc la question est de savoir ce que signifie exactement "isolé thermiquement".

  15. #14
    gatsu

    Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Citation Envoyé par Alfnet Voir le message
    Dans l'énoncé de départ, il s'agit d'un système isolé thermiquement. Et donc la question est de savoir ce que signifie exactement "isolé thermiquement".
    ba adiabatique...

    De toute façon il n'y a que dans ce cas (comme on te l'a dità où tu peux dire

    Lorsque l'on comprime de l'air, il s'échauffe

  16. #15
    Alfnet

    Arrow Re : Un système thermiquement isolé peut-il changer de t°?

    Merci Gatsu,

    C'est pas que je ne comprenne pas vite,... mais c'est qu'il faut m'expliquer longtemps. Ton explication sur les adiabatiques est très claire.

    Encore un tout grand merci à tous pour ces éclairages...

    PS: Le post sur les thermomètres est moins évident... Je recherche quels sont les avantages d'un Thermomètre à gaz, que l'on dit "de précision" par rapport à un thermomètre à mercure (ou tout autre liquide, alcool,...)
    Cliquez sur le lien ci-après pour voir ce post: http://forums.futura-sciences.com/thread240408.html

    PROBLEME RESOLU POUR MOI.

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