Exercice thermodynamique

[invite714ae83b]

Bonsoir,

Je viens demander de l'aider à des experts, peut-être des exercices faciles pour vous

Voici l'énoncé :

Une bouteille d'oxygène utilisée dans un atelier est un récipient en acier dont le volume est sensiblement constant : V = 100 L et qui contient du dioxygène O2. La pression du gaz contenu dans la bouteille est lue sur un manomètre.
1) Dans un premier état, la pression vaut P1 = 150 bar, la température étant de T1 = 27°C.

a) Quelle serait la pression si la bouteille était transportée dans un pays tropical où la température à la valeur 60°C ?
b) Même question si la bouteille était amenée au pôle Nord à une température de -60°C.
c) Calculer le "nombres de moles" de dioxygène dans la bouteille dans le premier état. En déduire le masse de dioxygène contenu dans la bouteille. On donne : masse atomique molaire de l'oxygène : M0 = 16g.mol-1

2) Après utilisation, à partir du premier état, la pression dans la bouteille s'établit à P2 = 80 bar, la température étant maintenant de t2 = 17°C.
Calculer la masse de dioxygène qui a été utilisée !

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Pour la question a), je pensais faire un produit en croix ? : 150*60/27 = 333.33 bar
Ainsi que pour la question b), je pensais faire pareil mais je tombe sur un nombre négatif : 150*(-60)/27 = -333.33 bar ?

La suite des questions, je n'ai pas réussi à trouver le nombre de moles ...

Merci à vous pour ceux qui pourront m'aider parce que je ne suis pas très compétant dans cette matière ...
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[albanxiii]

Bonjour et bienvenu sur le forum,

Est-ce que vous débutez en thermodynamique ?

Avec la loi des gaz parfaits (quoique trèèès approché, puisque p1 = 150 bar... je dis ça pour les autres physiciens du forum...), cet exercice est terminé en deux secondes, mais visiblement on vous demande une autre méthode.

Alors, quelles sont les lois relatives aux gaz que vous avez vu en cours ? La loi de Boyle-Mariotte ? D'autres encore ?
Mais une chose est sure, si on vous a dit de faire un produit en croix dans votre cours, ça n'est pas avec la température en °C, mais plutôt en K (kelvin).

@+

[invite714ae83b]

Oui, depuis la rentrée, c'est la première fois que je fais de la thermodynamique ...

Nous avons vu l'équation des gaz parfaits en cours (P.V = n.R.T) mais j'ai essayé cette équation, le problème c'est qu'on ne connait pas "n" et de plus dans l'énoncé il n'est pas dit qu'il s’agissait d'un gaz parfait et on ne connait pas non plus la constante donc je ne pense pas que c'est cette formule ?

Après, on a vu aussi la loi de Mariotte mais on n'a quasiment rien dessus pour l'instant (pas de formule).

On ne m'a pas dit que c'était un produit en croix mais c'est moi qui est supposé

Merci à vous

[albanxiii]

Bonjour,

Si c'est un exercice donné à faire chez vous, on peut supposer que vous pouvez trouver la constante des gaz parfaits dans votre cours ou dans votre manuel. Et comme au lycée on ne travaille qu'avec des gaz parfaits, il peut arriver d'oublier de le mentionner.

Dans l'état initial, on connait p, V et T, donc on peut déterminer n. Mais ce qui me gêne c'est qu'on vous demande ce n justement au 1)c).

Quoi qu'il en soit, je ne sais pas faire les 1)a) et 1)b) sans l'équation d'état du gaz, parfait ou pas.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite714ae83b]

Dans ces cas là je dois faire comment ? Utiliser quand même la formule des gaz parfaits ?

D'autres personnes voient le soucis ?

[albanxiii]

Re-bonjour,

Si vous avez recopié l'énoncé dans son intégralité, étant donné nos échanges, je ne sais pas trop quoi vous dire. A part d'aller poser la question à la personne qui vous a donné cet exercice.
Au fait, vous êtes dans quelle classe / quel niveau ? Ca peut aider pour savoir comment répondre....

@+

[invitecaafce96]

Bonjour,
Pour les questions 1a et 1b , sans connaître nR, il suffit de dire ( me semble t il ) que nR = Constante ;
Pour la suite , on peut trouver n .

[invite714ae83b]

Je suis en première année de BTS.

On m'a dit qu'il fallait faire : "On pose P/T=k et donc P1/T1=P2/T2 avec les indices 1 et 2 désignant deux états successifs"

Ce qui donne des valeurs en Pa/K.

[invitecaafce96]

Re,
Oui, c'est un exercice classique de seconde ( "de mon temps" ...) .
J'aime bien vérifier les résultats numériques . Ici, c'est un peu la recette mais on expliquera mieux après .

[invite714ae83b]

Re,

Donc cette formule P/T = k est bonne ? C'est avec cela qui faut faire ?

Et comment calculer le nombre de moles ?

[invitecaafce96]

Re,
Oui, elle est juste, ... nous le montrerons ; Donc, appliquez la, Il faut finir les questions 1 avant de faire la suite .

[albanxiii]

Re-bonjour,

Je pinaille, mais la formule est correcte parce que le volume est constant (et que la quantité de gaz ne change pas), et ça revient à utiliser la loir des gaz parfait sans le dire.
Décidément, je ne comprend plus rien à la logique de l'enseignement de la physique....

@+

[invitecaafce96]

Re,
Oui, bien sûr , et si notre ami suivait , je rétablissai l'égalité à partir de la loi des gaz parfaits ( idem pour la suite d'ailleurs ) .
C'est juste qu'à ce niveau ( de 2ème à bts) , cet exercice est un classique ( ah, des fois, c'est de l'hydrogène .. ) qui est donné immédiatement pour illustrer la loi et que j'ai toujours vu traité de cette façon .
Et je ne suis pas un jeune étudiant ... Donc, normalement, il sait faire l'exercice .

[invite714ae83b]

Okey merci à tous pour vos réponses je pense avoir résolu mon exercice !
Par contre, j'en ai un suivant mais il ne concerne pas les gaz parfaits, le voici :
Dans un airbus volant à 10 000m, la pression de l'air est de 800 mbar. La pression de l'air extérieur est de 250 mbar.
1) Calculer les valeurs des forces exercées par l'air intérieur sur la face interne et par l'air extérieur sur la face externe d'un hublot d'aire S = 900cm^2.
2) Sur un schéma, représenter ces deux forces et donner la valeur de la résultante de ces deux forces. Déterminer la masse m dont le poids serait égal à la valeur de cette résultante.
Je pense que la formule est : P = F/S ?
P en bar
F en daN
S en cm^2
Pression de l'air totale : 800 mbar = 0.8 bar
Pression de l'air extérieur : 250 mbar = 0.25 bar
Pression de l'air intérieur (par déduction) : 800-250 = 550 mbar = 0.55 bar
P = F/S, on cherche F donc :
1ère question) F = S/P
Force exercée par l'air intérieur sur la face interne : F = 900/0.55 = 1636.36 daN
Force exercée par l'air extérieur sur la face externe : F = 900/0.25 = 3600 daN
Est ce bien cela qui fallait faire ? Est-ce juste ?
Par contre, la deuxième question, je ne comprends pas ce qui est demandé par "schéma avec les forces et valeurs" ?
Merci à vous !

[invitecaafce96]

Bonsoir,

P= F/S donc F = S/P ???
Et les unités ...C'est bien sûr ? Je les garde pour demain ...

[inviteed4de480]

Bonsoir,

Pardon de me glisser dans cette discussion, je n'arrive pas à trouver où créer une nouvelle question.

Bon, mon souci était le suivant, pour des calculs de travail W, ex : W(irr)=-Pf (Vf-Vi) ou W(rev) = -nRT ln (Vf/Vi), j'obtiens un résultat en J ou kJ ? Je prends toujours mes valeurs de P en Pa. Du coup j'ai souvent un décalage dans mes exos de 10^3. Merci ! Bonne soirée

[invite714ae83b]

Re,

Bah j'en déduis cette formule.

Dans mon cours c'est P=F/S avec une pression en bar, une force en daN et la surface en cm².

C'est avec cette formule qui faut trouver la valeur des forces exercées sur le hublot non ?

[invitecaafce96]

Re,
Oui, P = F/S et donc .....???

Pour les unités , je suis juste étonné que l'on enseigne et écrive ce méli-mélo dans un cours . Mais vous êtes le 2 ème en quelques jours , donc, allons-y ...

[invitecaafce96]

Re,
" DANS un Airbus , la pression de l'air est de 800 mbar " , donc la pression à l'intérieur de l' Airbus est de ... .

[invite714ae83b]

D'accord donc si je reprends la bonne formule : F = P*S
Force interieure sur exterieure = F = 0,8bar*900cm2 = 720daN
Force exterieure sur interieure = F = 0,25bar*900cm2 = 225daN
La difference entre F1 et F2 est de : 720-225 = 495daN

C'est ça la resultante du coup?

[invitecaafce96]

Re,
Comme vous dites, du coup , c'est la résultante . Mais vous voyez bien comment elle s'applique ?
Je ne dirai pas "force intérieure sur extérieure " mais plutôt "force intérieure sur hublot ".
En fait , le hublot est pris en sandwich entre les 2 forces .

[invite714ae83b]

Oui oui, je vois bien, j'ai réalisé le schéma !

Merci beaucoup pour ces explications !

A+