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frottement de l'air

Posté par
michou78310
01-03-18 à 21:35

Bonjour
j'ai grandement besoin d'aide j'ai ce dm a faire pour la rentre et je n'ai rien compris
es que quelqu'un pourrai me venir en aide
merci

La résistance de l'air est la force R=1/2 CxpSv²

p est la masse volumique de l'air :1.225 kg/m^3 au niveaux de la mer 15°c
Cx est le coefficient d'aérodynamisme environ 0.31 pour une voiture
S est le maitre couple ,section droite perpendiculaire au mouvement ,soit environ 4m² pour une voiture
v est la vitesse du véhicule


Calculer l'énergie perdue par le frottement de l'air pour une voiture sur un trajet de 100km a la vitesse constante de 110km/h


En déduire la consommation de carburant (en l) nécessaire pour compenser cette perte, l'essence a une densité énergétique de 34 MJ/L et de 47.2MJ/kg

En supposant que l'essence est uniquement constituée d'octane c8h18,calculer le nombre de moles d'octane nécessaire (masse molaire c=12 h=1 o=16)

Avec un rendement du moteur de 40% calculer le nombre de moles d'octane nécessaire


Calculer le poids de gaz carbonique crée par la combustion pour ce trajet µ.puis le nombre de grammes de gaz carbonique par km

le malus écologique commence a 126g/km.Le bonus se termine a 60g/km avec cette consommation cette voiture est elle éligible au bonus ?

Quelle est la consommation d'essence d'une voiture qui n'émet que 20g/km

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 01-03-18 à 23:58

Bonsoir,

Question 1 :
l'énergie "perdue" est égale au travail de la force de résistance de l'air.

Question 2 : Les données de l'énoncé et le résultat de la question précédente permettent d'accéder facilement au volume et à la masse de carburant nécessaire pour compenser la perte d'énergie.

Question 3 : On passe de la masse de carburant nécessaire au nombre de moles par l'intermédiaire de la masse molaire de ce carburant.

Question 4 : Et ici on tient compte du rendement du moteur :
Pour 100 moles de carburant consommées 40 moles servent effectivement à faire fonctionner le moteur.

Question 5 : Ecrire l'équation de la combustion de l'octane, en déduire la quantité de matière, puis la masse de CO2 rejetée

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 10:22

Q1
Cela signifie qu'il faut faire R=1/2 CxpSv² pour avoir l'energie perdue

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 10:26

Q2
il faut diviser 34/R pour avoir la quantité et 47.2/R pour avoir la masse d'essence

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 11:42

Citation :
Cela signifie qu'il faut faire R=1/2 CxpSv² pour avoir l'energie perdue

Non.
R = (1/2)CxSv² permet de calculer la valeur de la résistance de l'air.
Si tu lis ce que j'ai écrit tu verras que :
l'énergie "perdue" est égale au travail de la résistance de l'air.

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 11:48

Il faut appliquer les règles de proportionnalité :
Soit " E " la valeur en MJ trouvée à la question 1 :

34 MJ nécessitent 1L
" E " MJ nécessitent .......

Et, bien sûr, le même type de raisonnement pour les masses.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 11:51

Je pense qu'il faut donc faire
Wr= R*L*Cos180

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 12:19

Oui, c'est bien ça :
Tu vas trouver un travail Wr négatif, ce qui est normal puisque on a affaire ici à un travail résistant lequel correspond à une énergie E "perdue"

Toutefois pour la suite de l'exercice tu devras raisonner sur la valeur absolue de Wr

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 12:45

Q2
une fois avoir calculer Wr Je divise 34/Wr pour avoir les litre puis je divise 47.2/Wr pour avoir les kg

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 12:53

Pour la question 1 je trouve
R=9189
Wr=-549924
es ce ca

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 13:57

Je ne sais pas.

Deux raisons à cela :
Des résultats sans unités n'ont aucune signification.
Et même avec une unité, j'accepte volontiers de vérifier un calcul exposé dans son détail, mais pas seulement le résultat sur lequel je peux, moi comme tout un chacun, me tromper.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 14:07

Y'a t'il des changement d'unité a faire ?

R=1/2 CxpSv²  Donc
R=1/2*0.31*1.225*4*110
R=9189

Wr= R*L*Cos180  Donc
Wr= 9189*100*cos 180
Wr=-549924

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 14:23

Citation :
R=1/2*0.31*1.225*4*110

Il y a déjà 2 erreurs dans cette ligne.
a) La vitesse doit être exprimée en m/s
b) La vitesse est doit être élevée au carré.

Et quand cela sera corrigé ce sera encore faux si tu n'attribues pas d'unité au résultat.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 14:32

A oui donc
V=110/3.6
V=30.5 m/s


R=1/2 CxpSv²  Donc
R=1/2*0.31*1.225*4*35.5²
R=706.5 j ou Mj je ne suis pas sur de l'unite

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 14:35

Oups R est enfaite en N
Wr= R*L*Cos180  Donc
Wr=706.5 *100*cos 180
Wr=-42281 j

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 15:14

Je me suis trompe
la longueur doit etre en m et non en km donc 100km =100000m
Wr= R*L*Cos180  Donc
Wr=706.5 *100000*cos 180
Wr=-42281203 j=-42,281203MJ

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 15:25

Q2
34/-42,281203
=-0.8041 Il faut donc ajouter 0.8 l pour compenser la résistance de l'air

47.2/-42,281203
=-1.116 Pour compenser on mettra 1.116 kg d'essence
Q3
La masse molaire de l'octane est  114,23 g/mol
1.116 kg=1116 g
donc 1116/114.23=9.7 mole seront nécessaire

Q4

Q5
l'équation de la combustion de l'octane
2C8h18+25O2=16 co2+18H2o

voila j'ai fait tout ce que je pouvais

Posté par
J-P
re : frottement de l'air 02-03-18 à 15:41

Salut,  

Tu fais beaucoup trop de fautes...  d'inattention, de calculs, d'unités.

1)

R=1/2 CxpSv²  Donc
R=1/2*0,31*1,225*4*(110/3,6)²
R=709 N

Wr = -709 * 10^5 J

Sauf distraction.  

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 15:51

Ahh oui j'ai fait beaucoup de faute d'inattention
Donc pour la q2  -709 * 10^5 J =-70.9 MJ
on divise 34/-70.9=-0.47 L

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 16:00

Citation :
Ahh oui j'ai fait beaucoup de faute d'inattention


Oui et ça continue ....
Chaque litre produit 34 MJ
Pour produire 70,9 MJ il faudra :
70,9 / 34 = 2,09L

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 16:07

d'accord mais pourquoi on enlevé le moins devant 70.9

Q3
La masse molaire de l'octane est  114,23 g/mol
Donc 70.9/47.2=1.5 kg =1500g
Nombre de molle =1500/114=13.15 mol

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 16:40

Citation :

d'accord mais pourquoi on enlevé le moins devant 70.9
Le signe " - " est une convention de signe qui caractérise un travail résistant.
Relis mon post de 12h19



OK pour la masse d'octane (1500g) et la quantité de matière correspondante (13,1 mol)

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 17:06

Q4
je ne vois pas comment faire
Q5
2C8h18+25O2=16 co2+18H2o
Q6
masse molaire  16CO2= 768 g/mol
768/13.15=58.4 g
mais je ne vois pas comment faire pour avoir des g /km

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 17:40

Question 4:
Relis mon post du 01/03 23h58
C'est encore une bête histoire de proportionnalité.
Tu viens de calculer qu'il faut 13,1 mol " utiles " pour vaincre les frottements
Combien de moles de carburant correspondent à ces 13,1 mol "utiles"

Question 5: La question est mal posée, le mot "poids" est inadéquat. On le remplacera par le mot "masse".

Ton équation serait correcte, si les symboles chimiques du carbone (C), de l'oxygène (H) et de l'oxygène (O) étaient correctement écrits c'est à dire en majuscules
Donc à la place de  : 2C8h18+25O2=16 co2+18H2o
on a 2 C8H18 + 25 O2 = 16 CO2 +18H2O

Cette équation montre que pour chaque mole d'octane brûlée, il est produit 8 moles de dioxyde de carbone.
C'est donc encore une proportionnalité, mais il est nécessaire d'avoir trouvé le résultat de la question  4 pour pouvoir répondre ici.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 17:48

Q4
Pour 100 moles de carburant consommées 40 moles servent effectivement à faire fonctionner le moteur.
Donc on fait 13.1*100/40
=32.75 mole

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 18:10

Oui, c'est à peu près exact.
En réalité, s'il est parfaitement normal de rendre les résultats avec 3 chiffres significatifs, il faut pour les calculs garder tous les chiffres fournis par la calculette.
Sinon les petites erreurs dues aux arrondis se cumulent et finissent par fausser les résultats.
C'est ainsi que j'ai trouvé trouvé 13,1784 mol soit 13,2 mol "utiles " et non 13,1 mol
et 32,9459 mol nécessaires soit 32,9 mol ( et non 32,75 mol )

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 18:30

Q5
je ne vois vraiment pas comment faire pour la question 5 a moins de diviser la masse molaire de 16 CO2  par le résultat de la question 4

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 18:56

Tout se passe comme si tu ne lisais pas, ou comme si tu ne tenais aucun compte des mes posts.
La démarche à suivre pour la question 5 est expliquée dans mon post de 17h40.
J'ai même pris la peine de faire apparaître en rouge les nombres 2 et 16 pour appuyer mon explication.

Maintenant que tu as trouvé (question 4) le nombre de moles d'octane brûlés, et en tenant compte de ce que je t'ai déjà expliqué tu ne devrais pas avoir de grosses difficultés pour trouver le nombre de moles de CO2 produites !

Puisque ce n'est pas le nombre de moles de CO2 , mais la masse qui est demandée il te faudra ensuite faire la conversion.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:06

donc on fait 32.9*8/1=263.2 moles produites

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:10

et sachant que la masse molaire de l'octane est 114 g/mol
donc on divise 263.2/114=2.3 g

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:22

OK pour 263 mol de CO2 produites.

Pas d'accord pour la suite !
Il ne s'agit pas d'octane mais de dioxyde de carbone.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:30

il faut donc prendre la masse molaire du CO2
je pense qu' il faut prendre la masse du CO2=44 g/mol
mais j'hésite avec la masse molaire de 16CO2=704.152 g/mol

Donc soit 263.2/44=6 g
ou 263.2/704.152=0.37 g

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:36

Pourquoi compliquer ce qui est simple ?
La masse molaire du dioxyde de carbone est de 44g/mol ce qui signifie que :

1 mole de dioxyde de carbone a une masse de 44g
et toi tu cherches la masse de 263 moles de dioxyde de carbone.
Tu vas y arriver !

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:37

donc on prend
263.2/44=6 g

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:43

Tu sembles avoir des difficultés avec la proportionnalité.

Si je pose le problème suivant :

Une entreprise fabrique des billes en acier identiques.
Une bille de ces billes a une masse de 44g
Quelle est la masse de 263  billes ?

A adapter ensuite au dioxyde de carbone !

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:44

Une de ces billes a une masse de 44 g bien sûr et non une bille de ces billes !

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:45

cela donne 263*44=11572

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:46

Nous y sommes presque, il ne manque que l'unité.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:47

oups c en gramme

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:50

Excellent !
Avec 3 chiffres significatifs j'ai trouvé 1,16.104 g

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:51

par contre je ne vois pas comment mettre les g en g/km

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 19:57

Concentre toi, c'est encore et toujours une question de proportionnalité !

Ce résultat de 1,16.104 g de CO2 rejeté concernait quelle distance parcourue ?

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 20:00

il faut diviser 1,16.104 /100=115.7 g/km

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 20:03

Tu progresses !
Et tu peux arrondir à 116g de CO2 rejeté par km parcouru.

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 20:54

Q6
je ne vois pas comment trouver la consommation d'essence en ayant comme seul info son rejet de CO2

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 22:22

L'unité du résultat n'étant pas précisée, on ira au plus simple ( gramme d'octane / km )

Il faut reprendre le processus précédent en sens inverse.
A partir de la masse de CO2 rejetée (20g/km) :
Convertir 20g/km en mol/km
En déduire le nombre de moles d'octane nécessaire. (en mol d'octane/km)
Convertir les mol d'octane /km en g d'octane /km
C'est fini !

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 02-03-18 à 22:46

je ne comprend pas bien l'explication

Posté par
odbugt1
re : frottement de l'air 02-03-18 à 23:54

OK, on va y aller lentement.

Peux tu convertir 20g de CO2 en moles de CO2 ?

Posté par
J-P
re : frottement de l'air 03-03-18 à 11:18

Ou bien :

Pour la 6 ...

Une simple règle de 3 suffit (comme jadis en primaire), à partir des réponses aux questions précédentes.

Consommation de 2,09/0,4 = 5,225 L d'essence pour faire 100 km avec le véhicule initial ... qui rejette 116 g de CO2 par km.

Règle de 3 :

- Un véhicule qui rejette 116 g de CO2 par km consomme 5,225 L d'essence pour 100 km parcourus.

- Un véhicule qui rejetterait 1 g de CO2 par km consommerait ... L d'essence pour 100 km parcourus.

- Un véhicule qui rejetterait 20 g de CO2 par km consommerait ... L d'essence pour 100 km parcourus.

Sauf distraction.  

Posté par
michou78310
re : frottement de l'air 03-03-18 à 12:22

Cela serait egale a 20*5.225/116=0.9 l

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