Identification transformations thermodynamiques

[CygneBlanc]

Bonjour;

Je souhaiterai avoir des avis concernant l'identification de deux transformations en thermodynamiques. Je ne suis pas sure des réponses car il y a beaucoup d'informations et je doute sur certaines transformations.
Voici le contexte:

Un cylindre d'axe horizontal dans le quel coulisse un piston sans frottement est mis en contact avec un thermostat de température T=20°C. Une force extérieure provenant d'un dispositif de presse hydraulique immobilise le piston en s'opposant à une pression initiale Pi = 2atm d 'un gaz parfait contenu dans le cylindre.
Le volume initial du gaz est Vi = 28 L. Un expérimentateur agit sur ce système de sorte que, dans son état final, le gaz est soumis à la pression extérieure P ext = 1 atm et occupe un volume final Vf = 55L.

1/Comment peut-on qualifier cette transformation ?

L'expérimentateur réduit la force exercée par la presse de façon graduelle et continue jusqu'à ce que le gaz occupe le volume Vf.
Transformation isotherme réversible, un peu plus tard dans les question on me demande de donner l'expression du travail en fonction de n, R, T, Vi et Vf intuitivement j'en déduis cette transformation.

2/L'expérimentateur supprime la force exercée par la presse d'un seul coup et de façon brutale. On suppose dans cette partie que les états initiaux et finaux du gaz sont les mêmes (voir données cités plus haut et question)
Comment peut-on qualifier cette transformation ?

Transformation adiabatique réversible


Je vous souhaite une bonne lecture et vous remercie d'avance pour votre aide.

Bien à vous,

CygneBlanc
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[petitmousse49]

Bonsoir
Si la transformation 1 est suffisamment lente, elle peut effectivement être qualifiée d'isotherme et de réversible.
Pour 2 : tu dois savoir que les échanges thermiques sont toujours lents. Une évolution très rapide peut donc être qualifiée d'adiabatique en très bonne approximation. En revanche, elle n'est pas quasi statique, donc elle est irréversible. Je te rappelle qu'une transformation, pour être qualifiée de réversible, doit remplir deux conditions :
1° : être quasi statique ;
2° : être renversable.

[CygneBlanc]

Merci pour votre réponse.

Je suis d'accord avec vos propos pour la seconde question. Cependant, quand vous dites:" elle peut effectivement être", pensez-vous à un autre qualification ?

[petitmousse49]

Le "elle peut" que j'ai employé signifie il faut que toutes les conditions soient remplies, du moins en bonne approximation, pour que la transformation soit à la fois isotherme, quasi statique et renversable. Sinon, la transformation est monotherme irréversible : la température finale et la température initiale sont égales à celle du thermostat mais, si l'évolution n'est pas suffisamment lente, on ne peut pas considérer la température comme uniforme (la même en tout point du gaz) et comme égale, au premier ordre près, à celle du thermostat. L'équation d'état du fluide n'est pas nécessairement vérifiée pour chaque état intermédiaire du fluide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[CygneBlanc]

Donc elle est monotherme irréversible ou isotherme irréversible ?

D'ailleurs j'ai une autre question, en dehors de cette exercice je suis tombée sur ce passage là dernière fois .
Je ne sais pas si c'est une erreur de frappe mais c'est intéressant d'utiliser le rapport volumétrique pour là prochaine fois mais les conditions sont troublantes. Pour les deux cas a doit supérieur à 1.

[petitmousse49]

Pour ta première question : tout dépend de la façon dont s'effectue la transformation. Si elle est rapide, elle est monotherme et irréversible. Supposons qu'elle soit très lente mais que le cylindre exerce des forces de frottement sur le piston mobile : la lenteur permet la transformation isotherme mais les frottements interdisent la réversibilité ; la transformation est alors isotherme et irréversible. Bref : il faut réfléchir au cas par cas...

Le raisonnement de la photocopie que tu fournis, suppose clairement la transformation réversible et isotherme. La loi des gaz parfait permet de poser :



Puisque la transformation est isotherme, la loi des gaz parfaits permet de poser :



Si a>1 : il s'agit d'une compression car la pression finale P₂ est supérieure à la pression initiale P₁. A température fixe, une compression produit une diminution du volume : V₂<V₁.

[CygneBlanc]

Je vous remercie. La question souhaitait que vous expliquez pourquoi le cas d'une détente et d'une compression on deux conditions identiques ? C'est à dire a>1 ? Comprenez-vous ?

[CygneBlanc]

Je viens de comprendre c'est bon. Merci en tout cas.

[petitmousse49]

Il y a une "coquille" dans le texte. Il faut lire :
a>1 compression comme déjà expliqué dans #6
a<1 détente.