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Entropie
etudiantilois
Bonjour,
Voici l'énoncé de l'exercice :
De l'air, à la température T0, est contenu dans un cylindre, aux parois diathermanes, fermé par un piston également diathermane, de section S et de masse négligeable. L'ensemble est placé dans l'air à la pression p0. A chaque instant la
température de l'air extérieur vaut T0 et la pression de l'air extérieur p0.
On appuie sur le piston de manière à exercer une surpression constante égale à p0.
Vérifier par un bilan entropique que cette transformation est bien irréversible.
Le corrigé écrit ceci :
La transformation étant monobare avec : pext=2p0 :
W=-2p0
V avec V=-V0/2.
Je ne comprends pas : comment ont-ils obtenu cette expression de W ?
J'ai pourtant bien compris qu'avec le premier principe on a : Q=-W car la température n'a pas changé...
Merci beaucoup par avance pour votre explication.
Bonjour
Toujours les bases...
L'expression générale du travail élémzntaire fourni par un piston mobile à un gaz enfermé dans un cylindre a pour expression générale :
W=-Pext.dV
où Pext représente le quotient Fext/S avec :
Fext : force exercée par le piston sur le gaz
S : aire de la section droite intérieure du cylindre.
Dans ce problème, grâce j'imagine à une surcharge que l'on place sur le piston dans le cas où l'axe du cylindre est vertical, on multiplie brutalement par deux la valeur de Fext donc la valeur de Pext qui passe brutalement de la valeur Po à la valeur 2Po...
Pext=2Po reste fixe pendant toute la durée de l'évolution (évolution monobare, à bien savoir distinguer de l'évolution isobare). Le calcul intégral de W se simplifie :
Tu obtiens le volume final à partir de la loi des gaz parfaits.
Je te laisse réfléchir et terminer...
Merci beaucoup vanoise pour votre réponse.
C'est compris !
Et j'ai une question à propos de ce qui est écrit dans un autre cirrigé, toujours sur l'entropie.
Il est écrit :
Par définition, la variation d'entropie lors d'un changement d'état est :
S glaçon=mlfus/Tfus.
Cette relation n'est écrite nul part dans mon cours, et je ne vois pas comment je pourrais le trouver à partir du second principe !
Pourriez-vous m'expliquer svp ?
Cette expression de la variation d'entropie de changement d'état résulte de la définition de la chaleur latente massique de changement d'état, appelée maintenant enthalpie massique de changement d'état. Par convention, cette grandeur représente la quantité massique de chaleur reçue réversiblement lors du changement d'état réalisée à pression fixe et la température fixe, la température fixe en question étant nécessairement égale à la température d'équilibre entre les deux phases concernées. Dans l'exemple de la fusion d'un glaçon sous la pression atmosphérique normale (1,013.105Pa), la température fixe est égale à 0°C (273,15K).
Donc logiquement, puisque le changement d'état est isobare : la chaleur latente massique de changement d'état est égale à l'enthalpie massique de changement d'état .
Donc logiquement, puisque la transformation est réversible et isotherme :
Puisque la quantité de chaleur est une grangueur extensive, elle est proportionnelle à la masse m de glace ayant fondu lors du changement d'état.
Évidemment, mes explications supposent que tu as bien compris l'énoncé du second principe de la thermo...
Merci pour la réponse.
Je crois avoir compris l'essentiel, sauf ceci :
Puisque la quantité de chaleur est une grangueur extensive, elle est proportionnelle à la masse m de glace ayant fondu lors du changement d'état.
La qualité de chaleur dont vous parlez ici c'est Q ou autre chose ?
En fait, sauf si je me trompe, en cours on n'a pas réellement expliqué ce qu'est lfus...
Merci encore pour les explications.
J'ajoute une question.
Je lis aussi :
La transformation en glace se fait à pression constante, donc le transfert d'énergie thermique reçu par une masse m d'eau pour se transformer en glace est :
Qp, reçu par l'eau=-mlfus
Pourquoi est-il nécessaire de préciser que "La transformation en glace se fait à pression constante" ?
Est-ce que l'expression ci-dessus changerait si ce n'était pas le cas ?
En fait, sauf si je me trompe, en cours on n'a pas réellement expliqué ce qu'est lfus...
C'est bien pour cela que j'ai expliqué en détail ce qu'est une enthalpie massique de changement d'état, autrefois appelée chaleur latente massique de changement d'état.
Par défaut, en thermo, Q désigne toujours un transfert thermique (quantité de chaleur).
Pourquoi est-il nécessaire de préciser que "La transformation en glace se fait à pression constante" ?
Sinon, la quantité massique de chaleur échangée ne serait pas égale à la variation d'enthalpie massique. Le calcul ne serait pas évident et surtout manquerait totalement d'intérêt : n'oublie pas que, sauf conditions expérimentales particulières, les changement d'état s'opèrent à l'air libre donc sous une pression fixe égale à la pression atmosphérique (considérée comme fixe pendant la durée du changement d'état). Faire varier la pression au cours d'un changement d'état ne présente pas d'intérêt pratique.
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