calcul de transfert thermique

[Rachilou]

Bonjour,

On refroidit un gaz monoatomique supposé parfait lors de son passage dans une grande enceinte par l’entremise d’un échangeur tubulaire (par exemple).
Le débit du gaz rentrant est 1mole/sec à P atmosphérique.
Le gaz rentre à T1 = 303K et sort à T2 à P atmosphérique aussi.

La pression dans l’enceinte = P.atm
Une fois le système en équilibre * on relève que l’énergie soutirée au gaz est de 100W par échange thermique.
* il doit bien y avoir une t° d'équilibre dans l'enceinte au bout d 'un certain temps ?

A quelle t°, T2 le gaz monoatomique supposé parfait sort de l'enceinte ?

Personnellement est ce que je dispose d'assez d'information pour faire mes calculs en partant des suppositions ci-avant énumérées ?


Je raisonne sur l'évolution du système pendant 1 seconde pour 1 mole entrant.

Je pars du principe que :
ΔU/sec = Q/sec = 100W, et à partir de là je met en application la relation : ΔU = Q = nCv ΔT (car le volume reste invariant).
Q = n 3/2 R (T1-T2) d'où je peux calculer T2.



Est ce que mon raisonnement est valable ?
Merci.





-----

[gts2]

Bonjour,

L'idée de base est correcte, mais il y a deux choses à revoir :
- le volume n'est pas constant : c'est la pression
- le système est ouvert (ce n'est pas un gaz dans un cylindre : il entre d'un côté et sort de l'ordre) donc c'est H et pas U

[Rachilou]

Bonjour,

S'il faut appliquer le Cp au lieur du Cv, cela veut dire que le gaz entrant est poussé dans l 'enceinte et que de ce fait, il subit un travail de la pression du gaz amont qui le pousse;
Aussi donc, le gaz en amont perd de l'énergie pour le travail qu'il cède.
Est-ce qu'on peut se représenter ceci par la loi de Charles (où la poussée du gaz amont est représentée par le poids d'un piston).


ΔH = Q = ΔU + PV

PV étant le travail W qui vaut nRT = 1/2R

Cp = 5/2 R

ΔH = n 5/2R (T1-T2)

Ce qui fait que la T2 sera plus haut avec Cp qu'avec Cv.

Suis-je moins dans le faux ?

[gts2]

S'il faut appliquer le Cp au lieur du Cv, cela veut dire que le gaz entrant est poussé dans l 'enceinte et que de ce fait, il subit un travail de la pression du gaz amont qui le pousse;
Aussi donc, le gaz en amont perd de l'énergie pour le travail qu'il cède.

C'est bien cela.

Est-ce qu'on peut se représenter ceci par la loi de Charles (où la poussée du gaz amont est représentée par le poids d'un piston).
ΔH = Q = ΔU + PV ; PV étant le travail W qui vaut nRT = 1/2R
Cp = 5/2 R ; ΔH = n 5/2R (T1-T2)
Ce qui fait que la T2 sera plus haut avec Cp qu'avec Cv.

Je ne vois pas ce que vient faire Charles ici, mais c'est bien cela, sauf que T2 sera plus petit (lapsus ?)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rachilou]

sauf que T2 sera plus petit (lapsus ?)

voulez dire que l 'écart de t° sera plus petit ? Donc T2 plus grand ... non?

[Rachilou]

Est-ce qu'on peut se représenter ceci par la loi de Charles (où la poussée du gaz amont est représentée par le poids d'un piston).

Oui la loi n a rien à voir, mais l'expérience si.

Si on prend un récipient cylindrique dans lequel passe un serpentin pour refroidir le gaz à l'intérieur, alors qu'un piston de poids P appui au dessus par exemple.
Ca revient au même finalement.

[gts2]

voulez dire que l 'écart de t° sera plus petit ? Donc T2 plus grand ... non?

Oui c'est bien cela ! désolé.