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Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques

Posté par
cercus
10-11-17 à 22:59

Bonsoir, je suis confronté à un problème pour déterminer les expressions littérales des températures, pression et volume de ce cycle en fonction de V0 P0 T0 T1 a et k:

-> A-B : Compression isotherme à T1
-> B-C : Compression polytropique caractérisée par un coefficient k (en a PVk = Cste)
-> C-D : Détente isotherme a T1
-> D-1 : Détente polytropique avec le même coefficient k que le long de BC.

On a a = VA/VB     ;    V0 = VA   ;  P0 = PA   ;  T0 = TA

---- Ce que j'ai fais :

Au point A :

VA = V0
PA = P0
TA = T0


Au point B : Isotherme -> T est constant => PAVA = PBVB

VB = V0/a
PB = aP0
TB = T0

Au point C : Polytropique -> PVk = cste.

PBVkB = PCVkC

TBVk-1B = TCVk-1C

P1-kBTkB = P1-kCTkC


C'est ici que je bloque pour trouver PC, VC et TC : en effet en essayant de isoler une inconnue dans une des équations puis de remplacer dans les autres mais je n'arrive a aucun résultat probant

Posté par
vanoise
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 10-11-17 à 23:23

Bonsoir
J'imagine que tu as commis une faute de frappe : la quatrième étape est D - A puisqu'il s'agit d'un cycle. Autre erreur de copie probable : l'isotherme A-B correspond à T=To et l'isotherme C - D correspond à T=T1.Je suppose que le cycle  est décrit réversiblement et qu'il concerne un gaz parfait.
Dans ces conditions, l'étude est très analogue à celle du cycle de Carnot : il suffit d'y remplacer par k... Cette étude est surement dans ton cours...

Citation :
C'est ici que je bloque pour trouver PC, VC et TC

Une indication : puisque l'évolution C-D correspond à l'isotherme T=T1 :
TC = TD = T1
De même que :
TA = TB = To
Sous réserve évidemment d'avoir bien interprété l'énoncé !

Posté par
cercus
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 10:08

Oui en effet pour le A-B c'est bien a T0.

J'utilise TBVk-1B = TCVk-1C <=> VC = V^{k-1}_B (\frac{T_B}{T_C})^\frac{1}{k-1} <=> V^{k-1}_B   (\frac{T_0}{T_1})^\frac{1}{k-1}  = V_C

et PBVkB = PCVkC <=> P_C = P_B*((\frac{T_1}{T_0})^{\frac{1}{k-1}}*V_B^{2-k})

Posté par
cercus
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 10:56

Pour VC, il n'y pas de k-1 sur VB

Posté par
vanoise
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 12:23

L'énoncé demande d'exprimer les paramètres d'état au point C en fonction de k, a, T1 et des paramètres du point A :

V_{C}=V_{B}\left(\frac{T_{0}}{T_{1}}\right)^{\frac{1}{k-1}}=\frac{V_{0}}{a}\cdot\left(\frac{T_{0}}{T_{1}}\right)^{\frac{1}{k-1}}

Comme écrit dans ton premier message :

P_{C}=P_{B}\left(\frac{T_{C}}{T_{B}}\right)^{\frac{k}{k-1}}\quad soit\quad P_{C}=a.P_{0}\cdot\left(\frac{T_{1}}{T_{0}}\right)^{\frac{k}{k-1}}

Posté par
cercus
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 12:57

Pour determiner PD et VD, ai-je le droit de dire que \frac{P_D}{P_A} = \frac{P_C}{P_B} ?

Posté par
vanoise
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 13:33

Citation :
ai-je le droit de dire que \frac{P_D}{P_A} = \frac{P_C}{P_B} ?

en utilisant le raisonnement des messages précédents, tu vas effectivement arriver à cela.

Posté par
cercus
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 13:51

J'arrive finalement à P_D=P_0(\frac{T_1}{T_0})^{\frac{k}{k-1}}

et PCVC = PDVD <=> V_D= V_0(\frac{T_0}{T_1})^{\frac{1}{k-1}}

Posté par
vanoise
re : Cycle d'un gaz parfait entre isothermes polytropiques 11-11-17 à 15:53

OK !



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