Capacité thermique Cv & Cp

[emericlee]

Bonjour à tous.

Voilà, après des recherches, je bute toujours sur ces fameuses capacités thermiques qui me tortillent la tête

Mes questions :

1) Les capacités thermiques, peu importe lesquelles, sont fonctions que de 2 paramètres, pression et température ? Est-ce que c'est bien ça car dans des tableaux, on donne les capacités que suivant ces 2 paramètres (P & T).

2) Pour les liquides, j'ai lu que Cv = Cp car la dilatation et la compression des liquides sont négligeables, est-ce vrai ?

3) Pour l'enthalpie d'un gaz, on donne : H(enthalpie) = U(énergie interne) + PV(énergie potentielle), donc si je comprends bien, l'énergie interne (donnée par la capacité thermique à volume constant) apparait par l'existence d'une énergie potentielle du aux caractéristiques des gaz ?

4) Enfin, pourriez vous donner des explications claires et si possible, avec des exemples de phénomènes, de l'énergie interne et potentielle ?

Un grand merci à ceux qui me répondront.
Bonne fin de journée.
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[invite0ffff02d]

Bonjour,

Comme personne ne répond, je vais essayer, même si ce n'est pas mon domaine de prédilection:

1) C'est un sujet compliqué. Si tu commences la thermo, mieux vaut le laisser de coté pour le moment pour y revenir plus tard et considerer que Cv et Cp sont constant, en particulier pour les gaz monoatomiques et les faibles températures.
Pour aller plus en profondeur, Cv et Cp dépendent des degrés de libertés de la molécule considéré. Cela devient important lorsqu'il y a des liaisons entre différents atomes, ce qui ajoute des degrés de liberté de translation, rotation et vibration.
Lorsque l'on injecte de la chaleur dans la molécule, cette dernière va stocker l'énergie par translation d'abord, puis lorsque la température devient suffisante, elle peut également stocker de l'énergie sous forme de rotation, puis de vibration, d'ou une augmentation de la chaleur spécifique avec la température puisqu'il y a de plus en plus de moyen de stocker la chaleur reçue par la molécule.
L'impact de la pression dans tout ceci doit se faire par l'intermédiaire de la relation entre P et T pour les gaz principalement, mais je n'en suis pas certain.

2) C'est juste, c'est une bonne approximation. On considère que pour les substances incompressibles, Cv=Cp

3) Pour moi, le PV dans cette équation est équivalent à un travail, et pas l'énergie potentielle. Je ne comprends pas bien la question...

4) C'est pas une question très précise, mais bon, je vais supposer qu'il s'agit d'exemples en rapport avec la thermo:

- Energie interne: Typiquement, il s'agit de mouvement de molecules. Ainsi, si l'on tape dans un ballon, une partie de l'énergie dû au choc est transféré aux molécules à l'intérieur du ballon, ce qui fait que son énergie interne augmente (et par la même occasion, sa température)

- Energie potentielle (?): Est-ce le "PV" de l'équation du 3) autrement dit le travail? L'énergie potentielle, c'est grosso-modo de l'énergie qui est stockée, et qui peut "potentiellement" être utilisée pour changer le mouvement d'un objet (ie, changer l'accélération). Par exemple, si un ballon est immobile en haut d'un immeuble, il a une energie potentielle par rapport au niveau 0 de l'immeuble qui vaut mgh (h étant la hauteur de la tour). Cette énergie n'est pas forcement visible au niveau atomique comme l'energie interne, mais elles sont en relation. Ainsi, si le ballon tombe du sommet de la tour, l'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique, et lorsque le choc avec le sol survient, une partie de cette énergie cinétique est transformée en énergie interne. Sur le coup, je vois pas d'autre exemple simple en thermo...

- le Travail "PV": Dans le cas du ballon, après le choc, la température du ballon va augmenter. Si l'on suppose que le ballon est rempli d'un gaz parfait et comme le ballon va être à l'équilibre en pression avant et après le choc s'il a suffisamment de temps (la pression de l'atmosphère reste constante), une augmentation de la température signifie une augmentation du volume d'après PV=nRT, et donc, le ballon va grossir (légèrement). Si l'on imagine un système qui récupère la variation de volume pour faire bouger un piston. Le ballon à fournit du travail qui vaut

En espérant avoir été assez clair et ne pas m'être trompé.

[emericlee]

Bonjour crunchbang,

d’abord, je tiens à te remercier de m'avoir répondu avec autant de clarté.

Tes exemples m'ont aider à comprendre certains points qui me semblais flous, surtout la notion d'énergie potentielle et du pourquoi du comment sur les valeurs des capacités thermiques.
La notion PV, d'après ce que j'ai lu ne correspond pas au travail qui est, en effet, ce que vous avez décrit au point N°4. Dans le calcul d'enthalpie, il est généralement remplacé par n.R.T étant donné que P.V = n.R.T et n = 1 car une enthalpie est un chiffre d'énergie par unité de mol, ou de kg.

Encore merci de votre réponse et désolé de ma réponse assez tardive.

Bon week-ends.