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Niveau terminale
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ressort et gaz parfait

Posté par
agatapouglof
25-06-15 à 21:49

SALUT

encore moi  pour un nouvel exercice de physique

un cylindre est equipé d'un piston qui peut se déplacer doucement  connecté par  un ressort au bas du cylindre comme le montre la figure 0.1 mol de gaz parfait est dans la partie gauche du cylindre a une temperature de 300 K

la pression atmstherique est 1 *105 Pa

la surface du piston est S = 1 * 10 - 3   m2

la constante de raideur du ressort est : k = 500 N/m

la constante des gaz parfait est R = 8.3 J/mol . K

1) a l'origine le ressort est à sa longueur naturelle calculer le volume du gaz

2)en chauffant le gaz le piston se deplace vers la droite de 0.20 m
  calculer la pression du gaz apres le changement

3) calculer la temperature du gaz apres le changement

4)calculer le travail effectué par le gaz pendant le changement

voila ce je trouve pour la question 1

P pression du gaz  / V : volume du gaz / T :temperature du gaz

P * V = n * R * T V = (n * R * T ) / P

V = (0.1 * 8.3 * 300 ) / 1* 105 = 2.49 * 10- 3


est ce vrai et comment debuter pour les autres questions

ressort et gaz parfait

Posté par
Florianb
re : ressort et gaz parfait 25-06-15 à 23:25

Bonsoir,

Voici quelques indications qui devraient pouvoir t'aider :

2) Effectue un bilan des forces sur le piston : d'un côté une force de pression liée au gaz dans le compartiment, de l'autre la force de pression liée à la pression atmosphérique et la force exercée par le ressort sur le piston.

3) Une fois que tu connais la pression dans le compartiment tu as tout ce dont tu as besoin pour déterminer la température (relation d'état des gaz parfaits).

4) Là je ne suis pas complètement sûr. Dans le cas de cet exercice je supposerais que la transformation est adiabatique (en prenant l'air à l'intérieur du compartiment comme système). On a alors DeltaU = W.

Florian

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 14:40

bon voila ce que je trouve avec tes indications

2)

PA : pression du gaz a gauche

PR : la pression a droite du piston celle du ressort et de l'atmosphere (Pa)

T: tession du ressort = 500 * 0.2

PA = PR PA = (T/S) + Pa = (500 * 0.2 /10 - 3) + 10 5

PA = 2 * 105 Pa

3)
T1 = (PA * VA ) /(n * R)
avec VA =V + S * 0.2 = 2.5 * 10-3 + 10 - 3 * 0.2
  VA = 27 * 10 - 4 m3

  T1 =  ( 2 * 105 * 27 * 10 - 4 ) /(0.1 * 8.3)

T1 = 650 K

pour le 4)  on sait pas si c'est un gaz monoatomique ou diatomique donc comment faire?

Posté par
J-P
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 14:45

1)

PoVo = nRTo
10^5.Vo = 0,1*8,3*300
Vo = 249.10^-5 m³
-----
2)

F = k*Delta L
F = 500 * 0,2 = 100 N (ressort)

Delta P = F/S = 100/10^-3 = 10^5 Pa
P = Po + Delta P = 2.10^5 Pa
-----
3)

PoVo/To = P1V1/T1
10^5 * Vo/300 = 2.10^5 * (Vo + 0,2.S)/T1
10^5 * 249*10^-5/300 = 2.10^5 * (249.10^-5 + 0,2*10^-3)/T1
T1 = 648 K
-----
Sauf distraction.  

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 15:22

tout ca c'est tres bien mais est que vous pourriez m'aider pour le travail lors du changement de temparure

Posté par
krinn Correcteur
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 16:59

bonjour,

si on chauffe un gaz, Q>0 donc c'est mal parti pour que la transformation soit adiabatique

4) il suffit de calculer le travail mécanique nécessaire pour déplacer le piston de 20cm

Posté par
Florianb
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 17:09

Oui, au temps pour moi, cette proposition pour la question 4) n'était pas judicieuse. Revenir à la base delta W = - P dV me semble facile à utiliser ici :

P(x) = k/S . x + Pext

Et donc :

delta W = (-1) . (k . x + Pext . S) dx

Puis il ne reste plus qu'à intégrer entre la position de départ (x = 0) et la position finale du piston (x = 20 cm).

Cela me semble plus correct, non ?

Florian

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 17:18

bon d'accord

W = F * l avec l = 0.2 m




mais ici F c'est quoi ???

Posté par
krinn Correcteur
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 17:26

Florian a donné une façon de faire
on peut aussi raisonner purement mécaniquement avec le théorème de l'Em appliqué au système piston-ressort, par ex.


une chose m'intrigue: est-ce vraiment du niveau "terminale" ?

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 26-06-15 à 17:48

c'est pour un concour donc un peu difficile peu etre

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 28-06-15 à 19:25

bah vous m'avez pas repondu pour le travail

Posté par
Florianb
re : ressort et gaz parfait 28-06-15 à 19:34

Ben si, regarde mon message du 26-06-2015 à 17:09, tu as la méthode à suivre, il ne te reste plus qu'à faire l'intégration

Posté par
agatapouglof
re : ressort et gaz parfait 30-06-15 à 08:22

ok mais c koi ton Pext

Posté par
Florianb
re : ressort et gaz parfait 30-06-15 à 09:43

Pext s'est la pression à l'extérieur du piston : la pression atmosphérique



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