questions sur le premier principe de thermo

[kamelie17]

bonjour

je revise mon cours sur le premier principe de la thermodynamique, je sais utiliser les formules, je les sais par le bout des doigts mais j'ai une difficulté à comprendre certains points:

- Quand la réaction est isotherme, la variation de l'energie interne DeltaU es forcemment nulle? Si la temperature initiale et la même que finale on a cette égalité?

- Je ne comprends pas dans quels cas, U=Q ou U=W si isotherme on a l'egalité U=W+Q=0
le prof parfois dans certains cas U= -W ou Q+W=0...

- Dans certains exercice on nous dit que la transformation est reversible(Pext=Pint=P) mais après il ajoute "calculer Delta U" alors qu'ils disent avant "une pressio de 1 à 10 bar" quelle pression prendt-on? doit on calculer W pour les deux et faire la somme?
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[Rhodes77]

Bonsoir,

La première loi de Joule dit que l'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de la température. Au cours d'une transformation isotherme, la variation de température est nulle, donc la variation d'énergie interne est nulle.

La conservation de l'énergie dit également que la variation d'énergie interne est donnée par la somme des chaleurs et travaux échangés au cours de la réaction. Il s'agit d'échanges, ils sont donc algébriques, leur somme s'annule dans le cas de transformations isothermes.
Prenez soin de ne pas noter "U=Q+W" ! Etourderie ? Vous ne pouvez pas dire que vous maitrisez l'interprétation de ces formules si rien ne vous choque ici, c'est délicat à interpréter.

Quant à la dernière question, votre réécriture partielle de l'énoncé n'est pas assez claire pour moi. Que vous demande-t-on réellement ?

Bonne continuation

[mimo13]

Salut,

- Quand la réaction est isotherme, la variation de l'energie interne DeltaU es forcemment nulle? Si la temperature initiale et la même que finale on a cette égalité?

D'habitude, on parle de "transformation" en général, le mot "réaction" c'est pour les chimistes. (Que je salue )

Pour en revenir à votre question, non la variation de l'énergie interne lors d'une transformation isotherme n'est pas nécessairement nulle. L'énergie interne est une fonction d'état qui dépend de plusieurs paramètres, dont la température, le volume, l'avancement si jamais il y a une réaction au sein du système....
En revanche, vous aurez raison si il est question d'un gaz parfait, car son énergie interne ne dépend que de la température. (Selon la loi de Joule)

EDIT: Oups grillé par Rhodes77 !!

[kamelie17]

n on mais justement ce sont toujours des reactions monooudyatomique de gaz parfaits!!!

et oui deltau c mieu mais je suis anti informatique j'ai trop de mal et il ne faut pas grd chose pour que j'ecrives un peu n'importe quoi ^^"

[A voir en vidéo sur Futura]

[arrial]

Bonsoir,


- Quand la réaction est isotherme, la variation de l'energie interne DeltaU es forcemment nulle? Si la temperature initiale et la même que finale on a cette égalité?
► Oui, mais pour un gaz parfait.

- Je ne comprends pas dans quels cas, U=Q ou U=W si isotherme on a l'egalité U=W+Q=0
le prof parfois dans certains cas U= -W ou Q+W=0...
► par définition, U=W+Q
• δW = -p.dV → ΔU = ΔQ à V constant
• ΔU = 0 → ΔW = -ΔQ
• U = -W : ça m'étonnerait …

- Dans certains exercice on nous dit que la transformation est reversible(Pext=Pint=P)
• si la réaction de compression est réversible, cela signifie que la pression est presque égale de chaque coté. Mais pas exactement, sinon il n'y aurait pas compression. Disons que la compression est très lente …

mais après il ajoute "calculer Delta U" alors qu'ils disent avant "une pression de 1 à 10 bar" quelle pression prendt-on? doit on calculer W pour les deux et faire la somme?
Non : il faut calculer ΔU pour une variation réversible de la pression de 1 à 10 bar : pour une compression réversible.

♦ par définition, toujours, δW = -p(extérieure).dV
♦ réversible : p(ext) = p(int) = n.R.T/V → W = n.R.T.ln(p2/p1)
[pour une compression irréversible, on aurait brutalement p = p2 = constante]
• pour avoir Q, en revanche, on fait en général une hypothèse supplémentaire : si la réaction est très lente, on peut considérer qu'il y a constamment équilibre thermodynamique entre l'intérieur et l'extérieur, ce qui implique T = constante.
• gaz parfait : T = cste → ΔU = n.Cv.ΔT = 0 → Q = - W …


@+

[kamelie17]

je n'aurais jamais espéré une reponse aussi interessante et bien construite *-*

sinon j'ai une autre question:
Q etant independant de la variation de temperature, quand une reaction est isotherme pour un gaz parfait, DeltaU=DeltaW ? Une eleve de ma classe m'a dit (mais jpense que c'est faux) que dans ce cas, cela reviendrait à dire que "le systeme est isolé ou à l'equilibre" (ça, l'equilibre jdis pas)
ça me pose probleme, non pour mieu dire, ça me chatouille le cervaeu... ^^"

[arrial]

Q etant independant de la variation de temperature, quand une reaction est isotherme pour un gaz parfait, DeltaU=DeltaW ?

Non : pas Q, mais U [voire H]

Il serait bon de retenir deux choses essentielles si on s'intéresse à l'énergétique :
•1► ΔU = ΔQ à volume constant,
•2► ΔH = ΔQ à pression constante [la plupart des réactions chimiques].

Sinon, pour revenir à la question, j'ai déjà répondu :
ΔT = 0 → ΔU = n.Cv.ΔT = 0 → ΔW + ΔQ = 0 …

Une eleve de ma classe m'a dit (mais jpense que c'est faux) que dans ce cas, cela reviendrait à dire que "le systeme est isolé ou à l'equilibre" (ça, l'equilibre jdis pas)

Là, il faut faire attention : les sciences exactes ont besoin d'un langage rigoureux. L’ambiguïté du langage profane y est interdit.
C'est pourquoi elles édictent leurs propres définitions …

♦ un système fermé garde sa matière : il n'échange que du travail et/ou de la chaleur avec le reste de l'univers.
♦ un système isolé est a priori un système qui n'échange pas de chaleur : on dit aussi adiabatique …
♦ un système à l'équilibre : vaste sujet ‼
→ à l'équilibre thermodynamique, il ne bouge plus en fonction du temps, et en particulier, sa température est uniforme.
→ à l'équilibre thermodynamique local : disons qu'il ne bouge presque plus, et que sa température est presque constante.
→ en régime stationnaire, ou permanent, ou statique : là, température et pressions ne sont pas uniformes [constantes en fonction de l'espace], mais stationnaires [constantes en fonction du temps], et il se passe des phénomènes de transport dont les flux ne dépendent pas du temps.

… sinon, il y a aussi le bordel ordinaire et habituel, quoique pas constant …


@+

[kamelie17]

wahouu vous ne seriez pas prof par dans la vraie vie? ^^*
là j'avoue vous m'avez clouée le bec, je n'ai plus de question toutes mes peurs sont dissipées!!
Un très grand merci !!