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Détente de Joule-Kelvin
Bonjour,
J'ai une question concernant mon cours de thermodynamique et la détente de Joule-Kelvin (aussi appelée Joule-Thompson).
Dans le cours on a les hypothèses suivantes :
Transformation irréversible et adiabatique d'un gaz parfait pour un système fermé.
C'est une détente adiabatique donc Q=0.
Par construction de l'expérience, l'enthalpie H est constante et on sait que la transformation est aussi isotherme pour un gaz parfait.
Dans mon cours il est écrit W = p1V1-p2V2 avec p1, V1 les conditions de pression et de température du gaz en amont et p2, V2 les températures du gaz en aval. Donc on considère que le travail échangé n'est pas nul.
Pourtant avec mon raisonnement je trouve W=0.
Comme il s'agit d'un gaz parfait on a ΔU(T) = nCvΔT
Par ailleurs on sait aussi que U = W + Q = W car Q = 0
Donc W = nCvΔT or la transformation est isotherme donc ΔT = 0 donc W = 0.
Pourriez-vous m'aider à comprendre où est l'erreur dans mon raisonnement ?
Merci d'avance
Bonjour
Il faut commencer par bien comprendre le choix astucieux du système qui permet d'appliquer les lois valides pour les systèmes fermés.Il y a trois travaux possibles :
* celui fourni par les parois : travail nul car les parois sont fixes ;
* le travail de poussée fourni par le gaz en amont : P1V1
* le travail résistant fourni par le gaz en aval : -P2V2
Il s'agit ici de calculer des variations de fonction d'état d'une masse m de gaz entre un état 1 correspond au gaz juste avant sa traversée de la paroi poreuse et un état 2 juste après cette traversée. C'est une problématique de système ouvert.
On démontre :
et on vérifie expérimentalement : ; cela conduit à la seconde loi de Joule : l'enthalpie d'un gaz parfait ne dépend pas de la température. Ce résultat est cohérent avec la loi des gaz parfaits et la première loi de Joule qui affirme :
si
Par définition de l'enthalpie :
donc :
si
(loi des gaz parfaits)
Tout cela est bien cohérent !
En revanche, la relation : s'applique à un système fermé : une masse fixe de fluide enfermée dans une enceinte hermétique dont certaines parois (piston(s) par exemple) sont mobile(s).
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