Thermodynamique

[invitec8bd3565]

Bonjour à tous, étant en plein partielle je suis actuellement en pleine révision et j'essaie donc de refaire des partielles des années précédentes, et j'ai quelque problèmes sur certains exercices donc si je pouvais avoir de l'aide.
- Calculer la vitesse moyenne et l'énergie cinétique moyenne des atomes d'argon quand la température est de 20 °C.
Pour l'energie cinétique j'ai comme formule 1/2m.v² ou 3/2(R/Na)T et pour la vitesse (3R.T/M) mais ce serai la vitesse quadratique moyenne, est ce la même chose ?

- Donner la valeur des capacités thermiques à volume constant et à pression constant pour un gaz monoatomique puis pour un gaz diatomique.
J'ai cherché sur internet et je trouve 1,67 pour un gaz monoatomique et 1,4 pour un gaz diatomique, est ce juste ?

- 1 litre d'eau liquide à 50°C est mélangé à 2 lit res d'alcool liquide à 20°C dans un calorimètre. Calculer la température finale du mélange.
Je n'ai pas réussi à trouver de formule pouvant m'aider... Merci d'avance.
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[phys4]

Bonjour à tous, étant en plein partielle je suis actuellement en pleine révision et j'essaie donc de refaire des partielles des années précédentes, et j'ai quelque problèmes sur certains exercices donc si je pouvais avoir de l'aide.
- Calculer la vitesse moyenne et l'énergie cinétique moyenne des atomes d'argon quand la température est de 20 °C.
Pour l'energie cinétique j'ai comme formule 1/2m.v² ou 3/2(R/Na)T et pour la vitesse (3R.T/M) mais ce serai la vitesse quadratique moyenne, est ce la même chose ?

Bonjour, la vitesse quadratique moyenne peut se calculer avec 1/2m.v² et (3R.T/M) qui l'énergie moyenne.

- Donner la valeur des capacités thermiques à volume constant et à pression constant pour un gaz monoatomique puis pour un gaz diatomique.
J'ai cherché sur internet et je trouve 1,67 pour un gaz monoatomique et 1,4 pour un gaz diatomique, est ce juste ?

C'est correct.

- 1 litre d'eau liquide à 50°C est mélangé à 2 lit res d'alcool liquide à 20°C dans un calorimètre. Calculer la température finale du mélange.
Je n'ai pas réussi à trouver de formule pouvant m'aider... Merci d'avance.

Il faut trouver les capacités calorifiques des deux liquides, pour avoir l'équilibre, il existe en plus une énergie de mélange, mais ce n'est sans doute pas le but de l'exercice.

[invitec8bd3565]

Merci beaucoup pour votre réponse.
Mais je doit trouver la vitesse moyenne est ce que la vitesse quadratique moyenne est la même chose ? Car je ne trouve pas de formules pour la vitesse moyenne tout comme l'énergie cinétique moyenne.

Pour ma deuxième question vous m'avez dit que c'est correct mais j'ai refait des recherches et je trouve que la réponse que j'ai donné n'est pas une capacité thermique mais un coefficient isentropique donc est ce la même chose ou bien ?

J'ai réussi à calculer la température du mélange et je trouve 35,57°C je ne pense pas avoir fait d'erreur.

- Calculer la vitesse du son dans l'air (gaz diatomique) et dans l'argon (gaz monoatomique). La température
est de 0 °C dans les deux cas. J'ai comme données la masse molaire de l'argon et de l'air, la constante des gaz parfaits R et le nombre d'avogadro.
J'ai trouvé comme formule Cgaz= Racine(y.Rs.T) mais cela n'a pas l'air possible avec les données de l'énoncé.

[Tifoc]

Bonjour,

- Donner la valeur des capacités thermiques à volume constant et à pression constant pour un gaz monoatomique puis pour un gaz diatomique.
J'ai cherché sur internet et je trouve 1,67 pour un gaz monoatomique et 1,4 pour un gaz diatomique, est ce juste ?

C'est correct.

Je ne trouve pas ça correct...
Primo on demande quatre valeurs et non pas seulement deux.
Secundo un résultat physique sans unité (alors qu'il en requiert une) n'est pas un résultat ! Parce qu'effectivement, si on me demandait qu'est-ce qui vaut 1,4 (sans unité) en thermo ? Je répondrais à coup sur : le coeff adiabatique !

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

La vitesse a trois composantes suivant les 3 axes. Si nous considérons la distribution de vitesse suivant un seul axe, la moyenne est nulle, mais la moyenne du carré ne l'est pas et correspond à une énergie moyenne d'un degré de liberté correspondent à R/2
Pour les trois directions, l'énergie qui correspond est donc 3/2 R et elle est proportionnelle à la température.
Le carré de la vitesse est également inverse de la masse, car c'est l'énergie qui est équirépartie.

La définition de la vitesse quadratique moyenne est : vitesse qu'aurait les atomes s'il avait l'énergie cinétique moyenne.

Cela donne

Voir par exempel cette référence : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89q...27%C3%A9nergie

[invitec8bd3565]

La question est mal écrite car on peut aussi bien interprêter qu'il faut donner 4 valeurs que 2. Enfin en tout cas je ne vois vraiment pas comment trouver la capacité thermique...

[phys4]

Les coefficients 1,4 et 1,67 sont les rapports entre capacité thermique a pression constante et volume constant.

Sachant que la capacité thermique à volume constant est uniquement due à l'énergie cinétique des atomes pour un gaz monoatomique, il est possible de la calculer, puis de calculer l'autre.

Sachant que la différence entre ces deux capacités est la même quelque soit le gaz, vous pouvez trouver les deux autres.

La référence que je vous ai donnée contient tous les éléments.

[invitec8bd3565]

Donc pour la vitesse moyenne de l'argon à 20°C ce sera v= racine((3*8,34*293)/40))= 13,53m.s-1 avec 40 la masse molaire de l'argon.
Par contre je n'ai pas compris trouvé l'énergie cinétique après.
Et pour la capacité thermique à volume constant aussi, je sais que pour trouver à pression constante il suffirait de multiplier par le coefficient mais je ne sais pas comment trouver à volume constant d'abord.

[phys4]

Donc pour la vitesse moyenne de l'argon à 20°C ce sera v= racine((3*8,34*293)/40))= 13,53m.s-1 avec 40 la masse molaire de l'argon.

Il y a surement un erreur, cette valeur me parait beaucoup trop faible, il faudrait obtenir une valeur autour de 400 m/sec
Je vois que c'est un problème d'unité, la formule doit prendre des valeurs du système MKS et il faut y mettre la masse molaire M en kg.

Et pour la capacité thermique à volume constant aussi, je sais que pour trouver à pression constante il suffirait de multiplier par le coefficient mais je ne sais pas comment trouver à volume constant d'abord.

L'énergie interne à volume constant pour un gaz monoatomique n'est autre que les 3RT de l'énergie cinétique, c'est donc le terme 3R qui donne la capacité calorifique par mole et par degré.

A suivre ....

[invitec8bd3565]

Je crois avoir compris, donc pour un gaz parfait monoatomique la capacité thermique à volume constant est égal à 3/2R et 5/2R pour un gaz diatomique, est ce juste ?

[phys4]

Oui,

Pour le gaz monoatomique, l'énergie interne provient uniquement de la vitesse des molécules, pour le diatomique, il y a l'énergie de rotation qui ajoute 2R.

A pression constante il faut ajouter le travail de la pression qui ajoute 2R également d'où les rapports théoriques Cp/Cv

Tout cela est détaillé dans la référence wiki donnée.Si votre cours ne vous suffit pas, vous y trouverez une foule de renseignements.

[invitec8bd3565]

Rebonjour à tous, je ne sais pas si il est préférable que j'ouvre un nouveau topic ou si je dois reposter dans celui là, mais je pense que c'est mieux comme ça.
J'aurai à nouveau besoin de votre aide pour quelque questions donc si quelqu'un pouvait m'aider.



Que vaut la variation d'entropie sur un cycle thermodynamique réversible ?
Je crois qu'elle est égal à 0, est ce juste ?

Quelle est l'expression de l'entropie échangée lors de ce cycle réversible ?
Scréé=deltaSsysteme+deltaSexte rieur=0
Est ce bon ?

Que vaut le terme de production d'entropie ?
Le terme de production d'entropie=Scréé est égal = 0
Est ce juste ?

Que pourrait-on dire de ce dernier terme si le cycle était irréversible ?
On pourrait dire qu'il est supérieur à 0.

Quelle serait alors la variation d'entropie sur ce cycle irréversible ?
DeltaSglobal=Scréé=deltaSsystè me+deltaSextérieur

Sous une température constante, un réservoir de contenance 5 litres rempli d'hélium sous une pression de
105 Pa est mis en communication avec un autre réservoir de contenance 10 litres contenant de l'argon
sous une pression de 2.105 Pa. Calculer la pression finale, la fraction molaire d'hélium, la fraction molaire
d'argon, la fraction massique d'hélium et la fraction massique d'argon.

Je ne sais pas du tout comment m'y prendre
Si vous pouviez vérifier là ou j'ai répondu et m'aider si je ne trouve pas, je vous remercie d'avance

[invitec8bd3565]

svp quelqu'un pour répondre