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[exo] les gaz parfaits et les échanges de chaleur



  1. #1
    Julia1986

    [exo] les gaz parfaits et les échanges de chaleur


    ------

    J'ai un dm a faire en physique. Mais je suis carement une quiche en physique. J'y comprend rien du tout. J'ai fais mes exercices comme je les comprenais. Je voudais juste savoir si vous pourriez me dire si je suis partie bien partie ou je suis totalment a coté de la plaque et si c'est le cas essayer de m'expliquer pourquoi.

    Exercice 1:
    On place dans un ballon 174g d'air considéré comme un gaz parfait. Le ballon constant de 3 litres, est poacé dans une étuve à température initiale T1 =20°C
    Calculer la pression a l'interieur du ballon

    On chaffe progressivement le ballon jusqu'à atteindre la pression P2 = 50.10^3 KPa à l'interieur du ballon.
    Quelle est la température T2 atteinte dans le ballon?
    Quelle quantité d'air en gramme faut il retirer du ballon pour que la pression redevienne celle calculée précédemment a la question 1?

    Données: R=8,314 SI
    masse molaire de l'air M= 29g/mol


    POur la calcul de la pression à l'interieur du ballon
    je suis partie de la formule PV=nrt

    pour le n j'ai fais n=m/M n= 174/29 n=6

    P x 3 = 6 x 8,314 x (20+273,15)
    P = (6x8,314x(20+271,15))/3
    P = 4874,50
    je savais plus si l'unité était le pascal ou le bars alors je suis partie sur une base que P était en pascal

    Pour le calcul de la température T2
    je suis repartie de la formule Pv= nrt

    t=(PV)/ nr
    t= ((50 000 - 4874,50)x3) (8,314 x6)
    t = 2713,83 k soit 2440,68°C

    Quantité d'air en gramme a retirer?

    est ce que vous pourriez m'expliquer comment je dois m'y prendre parce que je vois pas du tout comment faire?


    Exercice 2:

    Le débit d'eau d'un radiateur est noté qv. Il correspond au volume d'eau circulant dans l'appareil en fonction du temps.
    L'eau chaude pénètre dans le radiateur à la température T1 et en ressort à la température T2.
    L'installation comporte 10 radiateurs. la chaudière récupère l'eau provenant des radiateurs, à la tempértaure T2 et la chaffe à la tempéraure T1.

    Etude d'un radiateur:
    Exprimer la quantité de chaleur Q dégagée par un radiateur en fonction de qv. Quelle est cette quantité de chalueyr dégagée en 1minute?
    Calculer la puissance d'un radiateur.

    Etude d'une chaudière:
    la chaudière utilise comme combustible du gaz. Le rendement de la combustion est de 80%.
    Calculer le débit de gaz brûlé.

    Données:
    qv= 0,035 m3/s
    T1= 75°C
    T2= 65°C
    C eau= 4185 J/Kg/°C
    chaleur de combustion du gaz L combistion = 890 Kj/mol
    Volume molaire du gaz (mesuré dans les conditions de combustion) = 24l/mol

    Pour la 1ere question je comprend pas comment on peut lier le débit avec la formule de la quantité de chaleur Q=m x Ceau x (Tfinal - Tinitial)
    Est ce que quelqu'un pourrais m'éclairer?

    si vous pouviez aussi juste m'expliquer pour la suite des question parce que j'y comprend rien du tout. Dans mes cours je trouve aucune formule qui pourraient coller avec ce type de questions. Y doit y avoir une subtilité que je ne vois pas.

    Merci de votre aide par avance

    Julia

    -----

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  3. #2
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    En effet tu n'es pas tres doué =)
    rapellons que V est en m3 et pas en Litre et P la pression est en Pascal pas en bar

    donc
    PV=nRT
    P x 3/1000=174/29 x 8.314 x 293.15
    P=49x10^5 pascal (un ballon déja tres costaux)
    ensuite
    T=P x V / n x R
    T=50x10^6 x 0.003 / 6 x 8.314
    T= 3000 Kelvin

    franchement c un sacré ballon

    pour que la pression redevienne normal=
    il faut calculer n avec les meme élément que precedement sauf qu'il faudra prendre la pression initial et la temperature obtenu (3000K)
    soit=

    n=PiV/RT

    n= 4.9x10^5 x 0.003 / 8.314 x 3000

    n= 0.06 mol

    donc tu doit garder dans ton ballon 0.06 mol

    soit= 6 - 0.06 = 5.94

    tu retire donc 5.94 x 29 = 172,3 grammes

    voila pour le permier exo passons au suivant

  4. #3
    Duke Alchemist

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Bonsoir et bienvenue à toi.

    Tout d'abord un rappel ici concernant les unités : P est bien en Pa et... V en m3 !

    Pour ce genre d'exo, il faut être méthodique (et savoir son cours aussi ) :
    Exercice 1 :
    Les données sont :
    m = 174g
    air assimilé à un g.p. (remarque : "gaz" est invariable)
    V = 3L = ... m3
    T1 = 20°C = ... K
    R = 8,314 SI
    M = 29g/mol

    1. P1 ?
    * Détermination de nair OK.
    * Application de la loi des g.p. (et non la formule ) comme tu l'as fait mais avec les bonnes unités et le résultat sera en Pa si tu as exprimé les autres grandeurs (notamment le volume) dans les bonnes unités.

    2. Erreur sur P2, non ? C'est 50kPa ou 50.103Pa mais pas les deux en même temps. Me trompe-je ?
    Comme V et n ne changent pas, tu peux simplifier les calculs pour P2 : à V constant, on a P/T = nR/V = cste soit P1/T1 = P2/T2 d'où tu déduis T2 sans trop de calcul.

    3. pour la quantité d'air en gramme, tu dois passer par la quantité de matière toujours en appliquant la loi des g.p.
    Je te laisse chercher un peu.
    (oui c'est cruel... je sais...)

    Pour l'exo 2, plus tard... Là,
    Duke.

    EDIT : Bon ben grillé hein...

  5. #4
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    bon début pour se 2eme exercice
    Q=mxcx(Tf-Ti)
    m = à la masse d'eau circulant dans le radiateur en 1min
    soit
    m=débit x temps
    m=0.035x60(1min)=2.1 Tonne
    soit 2100 kg d'eau

    un sacré radiateur égallemnt (quand vous ferons t'ils des exrercies réaliste)

    donc

    Qr=2100 x 4185 x (65-75)
    Qr=-87885 Kilojoules

    ensuite il faut calculer le débit de gaz brulé
    tout d'abord on va calculer le nombre de mol de gaz brulé pendant 1 min

    Qradiateur= L x n x 0.8(le pourcentage de rentablité)

    n = Qr/Lx0,8
    n=87885/890x0.8
    n=123.4 mol
    soit
    123.4 x 24 = 2962 Litre par min

    environ 50litre/seconde

    j'espere avoir repondu a tes questions, relis bien il est possible que j'ai fait des erreurs

  6. #5
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    oups j'ai omis qu'il y avait 10 radiateur donc x10 pour la conso de gaz et son débit
    Il est facile de faire un trône avec des baïonnettes mais il est moins aisé de s'y asseoir (Boris Elstine)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Duke Alchemist

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    [MODE_HS=ON]
    Bonjour,

    Solinvictus, je trouve que lui faire l'exo n'est pas forcément un service à lui rendre. Il vaut mieux donner des pistes de réflexion ou indiquer les erreurs éventuelles.

    A bon entendeur,
    Duke.
    [MODE_HS=OFF]

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  10. #7
    Julia1986

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    2. Erreur sur P2, non ? C'est 50kPa ou 50.103Pa mais pas les deux en même temps. Me trompe-je ?
    Comme V et n ne changent pas, tu peux simplifier les calculs pour P2 : à V constant, on a P/T = nR/V = cste soit P1/T1 = P2/T2 d'où tu déduis T2 sans trop de calcul.


    Je me suis pas tromper dans mon énoncé c'est bien 50.10^3 kPa

    merci a vous deux pour votre aide je vais essayer de les refaire tte seule qd j'aurais compris.
    La physique c'ets vraiment ma bete noir

  11. #8
    Duke Alchemist

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Bonjour.
    Citation Envoyé par Julia1986 Voir le message
    ...
    Je me suis pas tromper dans mon énoncé c'est bien 50.10^3 kPa...
    Au temps pour moi alors. Cela me semblait beaucoup pour un ballon de 3L. C'est donc un "très bon" ballon

    Duke.

  12. #9
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    en effet duke tu as raison , la prochaine fois je me contenterai de guider et non pas de faire les exercices (c'est plus fort que moi) =)
    Il est facile de faire un trône avec des baïonnettes mais il est moins aisé de s'y asseoir (Boris Elstine)

  13. #10
    Julia1986

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Etant concentieuse j'ai repris pour commencer l'exercice 1 (chaque chose en son temps). J'ai fini par comprendre mais pour que la pression redevienne normal je retombe pas sur le meme resultat qui ma été donné plus haut

    j'ai donc
    n= PV/RT

    puisqu'il faut rereprendre la pression inital j'ai

    n= (49x10^5 x 0,003) / (8,314 x 3000)
    n = 0,59 mol

    soit 6 - 0,59
    n = 5,41 mol

    5,41 x 29 = 156,89 g

    au final je trouve qu'il faut retirer 156,89 g

  14. #11
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    en effet tu as raison.j'ai mis 4.9x10^5 au lieu de 49x10^5
    bien vue l'aveugle
    Il est facile de faire un trône avec des baïonnettes mais il est moins aisé de s'y asseoir (Boris Elstine)

  15. #12
    Julia1986

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Citation Envoyé par solinvictus Voir le message
    en effet tu as raison.j'ai mis 4.9x10^5 au lieu de 49x10^5
    bien vue l'aveugle
    Heureusement que je suis pas trop nule en maths lol. Faut bien avoir quelques qualité mdr

    En tout cas merci pour ton aide
    Demain je m'attaque au pire des excercie le numéro 2 lol

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  17. #13
    Julia1986

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Hello

    Solvinvictus y a une truc que je comprend pas dans ce que tu m'as écrit

    n = Qr/Lx0,8
    n=87885/890x0.8
    n=123.4 mol
    soit
    123.4 x 24 = 2962 Litre par min

    La je comprend pas pourquoi faut multiplier le n par 24. Il correspod a quoi ce 24?
    C'est le seul truc que j'ai pas capté.

    En tout cas merci de m'avoir aider

  18. #14
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    bonjour julia

    "24" c'est la constante des gaz parfait soit 24L/mol
    C'est adire que a 1atm et a temperature ambiante , 1 mol de gaz parfait correspond a un volume de 24Litres.

    voila
    Il est facile de faire un trône avec des baïonnettes mais il est moins aisé de s'y asseoir (Boris Elstine)

  19. #15
    Julia1986

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Merci pour cet explication, ca deviens un peu complexe pour moi lol

  20. #16
    solinvictus

    Re : [exo] les gazs parfais, les échanges de chaleurs

    Ce n'est rien, n'hésite a me poser des questions si tu rencontres d'autres problemes (du moins dans mes peu de competence).

    et n'oublie pas:

    on ne peu pas faire d'un âne un cheval de course, mais on peu en faire un âne de course =)
    Il est facile de faire un trône avec des baïonnettes mais il est moins aisé de s'y asseoir (Boris Elstine)

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