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exercice piston (énergie interne)

Posté par
beckman
11-01-17 à 20:19

***Bonjour***

On dispose d?un cylindre adiabatique fermé par un piston notamment adiabatique de masse
m = 500g et de section S = 1dm2 pouvant se déplacer verticalement sans frottement . Le
cylindre contient un volume V = 1l d?air à la température 20?C.
1. Sachant que la pression externe est P0 = 105P a, calculer la pression de l?air contenu dans
le cylindre .
2. On place sur le piston un solide (C) de masse M = 1kg. Le piston se stabilise dans une
nouvelle position , et la température à l?intérieur de cylindre est supposée invariante .
Calculer la nouvelle pression de l?air contenu dans le cylindre .
3. Calculer le travail de la force sur l?air comprimé sachant que le piston s?est déplacé de
1mm
4. L?air contenu dans le cylindre est supposé un gaz parfait dans les conditions de l?expérience
, sa température est considérée inchangée . Calculer la variation de l?énergie interne de
l?air dans le cylindre .
On donne : g = 10N/kg intensité de pesanteur .


pour la premiere question 1) j'ai fais P_{1}=P_{0}+\frac{mg}{s}=100500 Pa
pour la deuxieme 2) P=P_{1}+\frac{Mg}{s}=101500Pa
pour la 3ieme 3)F=P.S \Rightarrow W(F)=P.S.\Delta l=1.015J
pour la 4ieme 4) je ne comprend pas le cylindre est adiabatique alors Q=0 la temperature est inchangée alors \Delta U=0
mais la travail de F n'est pas nul

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 11-01-17 à 20:20

le travail * faute de frappe

Posté par
gbm Moderateur
re : exercice piston (énergie interne) 12-01-17 à 20:19

Salut,

1. TB, bon raisonnement. Pour l'application numérique, tu as bien converti tous les paramètres dans les unités SI ?

2. TB, même remarque sur les unités pour être sûr

3. Explique ton raisonnement, rappelle la définition du travail d'une force.

4. Que dit le premier principe de la thermodynamique ?

Delta U = W + Q

Q = 0 car adiabatique.

Conclusion ?

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 12-01-17 à 21:54

pour 3) p=F/s
car F est la force pressante et elle est du meme sens du deplacement delta(l)
donc je multiplie f par delta l qui est 1mm
et pour 4) dans le cours de l'énergie interne ils nous informent que si c une transformation isotherme ( température constante ) alors delta(U)=0
c'est pour cela que je ne comprends pas

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 12-01-17 à 21:56

je sais bien que le milieu est adiabatique  , mais ils disent que le température est inchangé
, cela veut il dire que le transformation est isotherme delta(U)=0?

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 12-01-17 à 22:00

oui pour les deux premières questions j'ai coverti S en m² en multipliant par 10^-2
et pour le kg il est deja en SI

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 12-01-17 à 22:00

converti*

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 00:55

tout est converti g en kg dm² en m²

Posté par
gbm Moderateur
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 16:15

Ok, il faut revenir au premier principe de la thermodynamique



Delta U = W + Q

Comme tu l'as très bien dit : Q = 0 car le système est adiabatique.

Donc Delta U = W = F x Delta L

Posté par
dirac
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 17:34

Hello

N'y a t il pas qlq chose qui cloche (l'énoncé?)

Citation :
L?air contenu dans le cylindre est supposé un gaz parfait

Plus
Citation :
la température à l?intérieur de cylindre est supposée invariante

Egal  
Energie interne constante

Donc pour cette expérience, soit le cylindre n'est pas adiabatique soit la température augmente  (sauf grosse fatigue )

Posté par
vanoise
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 18:38

Bonjour à tous
Bien sûr : tout à fait d'accord avec Dirac ;
Si Q = 0, U=W>0.
Or si l'air est assimilé à un gaz parfait, la première loi de Joule conduit à : U=Cv.T
La température du gaz parfait ne peut qu'augmenter !
Au risque de passer pour un "pinailleur", je précise que l'adjectif "adiabatique s'applique à une transformation telle que Q = 0
Les parois isolées thermiquement permettant ce type de transformations sont qualifiées d'athermane par opposition à diathermane...

Posté par
dirac
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 19:07

Merci Vanoise pour ce rappel qui n'est en rien pinailler. Je pensais que l'on pouvait parler d'un "système adiabatique". J'apprends donc quelque chose (ou bien je ne m'en souvenais pas)...

Posté par
gbm Moderateur
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 20:14

Salut à vous deux,

Merci pour votre alerte, inconsciemment je n'ai considéré que l'hypothèse "adiabatique" en ignorant "température constante" ... Heureusement que la fin de semaine approche .

C'est quand même assez fâcheux s'il faut désormais réécrire les énoncés d'exercice ...

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 23:22

merci pour votre aide je comprends que
Pour un gaz parfait, les interactions intermoléculaires n'existent pas et U ne varie 
pas avec V donc pour la détente isotherme d'un gaz parfait \Delta U=0

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 13-01-17 à 23:26

merci infiniment j'ai pu résoudre mon exercice

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 14-01-17 à 00:00

4)non je pense ce que je viens de faire est faux car dans ce cas la température ne peut pas etre constante
dans l'exercice on a dit inchangée mais pas constante
inchangée veut dire qu'elle na subit aucun changement donc sa nature variante ne change pas donc je pense ce qu'a fait gbm est vrai . on peut determiner la variation de l'énergie interne par la premiere loi de la thermodynamique
d'ou delta(U)=1.015j
merci pour votre aide tous les trois
je suis entrain d'admettre une bonne compréhension de ce cour sachant que je suis en premiere .

Posté par
beckman
re : exercice piston (énergie interne) 14-01-17 à 00:02

je pense que celui qui a posé l'exercice ne l'a pas bien rédigé
je suis desolé pour tout dérangement

Posté par
gbm Moderateur
re : exercice piston (énergie interne) 14-01-17 à 13:01

Oui, écrit bien dans la rédaction de ton exercice que tu considères que la transformation est adiabatique et non isotherme.

Il faudrait cependant en discuter avec ton professeur si c'est un DM.

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