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[PHYSIQUE] Différence de pressions

Posté par
HamsterLife
24-02-20 à 10:07

Bonjour,

Voici mon exo:

La pression à l'extérieur d'une bulle de savon de rayon r est initialement égale à la moitié de la pression intérieure. On réduit la pression extérieure à zéro. Que vaut alors la pression à l'intérieur de la bulle et quel est son rayon ?


Voilà mon problème : je n'arrive pas à trouver un lien entre la nouvelle pression intérieure de la bulle, et la pression intérieure initiale..


Voici ce que j'ai trouvé:

Pi - Pext = 4σ/r

Pi - Pi/2 = 4σ/r

Et..,,?

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 10:42

Bonjour,

Vous pouvez faire une hypothèse gaz parfait sur le gaz intérieur et supposer la transformation isotherme (cas le plus simple).

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 10:50

Bonjour,

J'obtiens pour un cas isotherme: Tintérieur = T extérieur

Alors Pintérieure. V = n R Tint     et 1/2 P int .V=n R T ext
C'est ça?

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 10:57

Bonjour,

Isotherme veut dire que le gaz reste à température constante, c'est surtout cela qu'il faut traduire entre l'état 1 et 2.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 10:59

Bonjour,

C'est bien ce que j'ai marqué non? T ext = T interieure

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:07

Je n'ai rien contre Text=Tint, mais ce n'est pas ce qui est utile. Ce qui est utile est de comparer la première bulle ({P_{int,1}=2 \cdot P_{ext}, T_1=T, R_1=r}) avec la deuxième bulle  ({P_{int,2}= ?, T_2=T, R_2=?}).
On a deux inconnues, donc il faut deux équations, la première venant de la relation de Laplace, la deuxième de l'équation des gaz parfaits dans l'état 1 et 2.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:12

Je n'ai pas compris pourquoi:     2 Pext T1 = T R1 = r
Et où la formule de Laplace intervient ?

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:25

Citation :
Je n'ai pas compris pourquoi:    P_{int,1}=2 P_{ext}, T_1 = T , R_1 = r


C'est simplement des notations avant de faire les calculs, je note P_{int,1}  la pression intérieure dans l'état 1 ... afin de pouvoir écrire la loi des gaz parfaits. Autrement dit, avant de faire un calcul, on précise les notations des grandeurs.  

La formule de Laplace, vous l'avez déjà écrite dans l'état 1 dans votre introduction. Il faut maintenant l'écrire dans l'état 2.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:35

Pour l'état 1 j'avais écrit: Pintérieure1. V = n R Tint     et 1/2 P int1 .V=n R T ext

Pour l'état 2 : Pintérieure2. V = n R Tint     et 1/2 P int2 .V=n R T ext

Donc: puisque T est cte,   Pint1/Pint 2 = 1/2P int 1 /  (1/2 Pint 2 )

C'est bien ça?

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:41

Le début est correct à un problème de notation près, si les rayons changent, les volumes aussi, il y a donc un V1 et un V2.

La dernière équation que vous avez écrite est 1=1

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:50

La deuxième équation donne 1=1 c 'est vrai, pouvez vous me montrer svp?

  Pour l'état 2 je réécris avec le volume changeant :

Pintérieure2. V1 = n R Tint     et 1/2 P int2 .V2=n R T ext

Merci pour votre soutien !

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 11:56

Citation :
Pintérieure2. V1 = n R Tint     et 1/2 P int2 .V2=n R T ext

Plutôt P_{int,\red{1}}. V_1 = n R \red{T} et P_{int,2} V_2=n R \red{T} sans 1/2

Le rapport donne \frac{P_2}{P_1}=\frac{V_1}{V_2}

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 12:05

Je vois ! Et là j'introduis le 1/2 pour
P'int = 2 P ext dans la relation de rapport ?

Pour le rayon, vous m'avez dit {P_{int,1}=2 \cdot P_{ext}, T_1=T, R_1=r})

On remplace r dans la 2eme equation pour n'avoir qu'une seule inconnue a trouver d abord?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 12:10

Je vais devoir aller à mon cours de danse, merci beaucoup pour votre aide !
Ca me plairait beaucoup de connaître la suite du raisonnement pour comprendre !
Si vous voulez bien m'indiquer les étapes pour la suite, je vous en serai reconnaissante !
Merci bien !
A bientôt

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 24-02-20 à 12:51

A partir du rapport des pressions et des volumes, il suffit de faire apparaitre les rayons à droite et à gauche.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 10:27

J'ai fait apparaître le rayon à gauche en remplaçant P intérieure1:

P2/P1 = V1/V2  ==> P2/r = V1/V2

Mais je n'ai pas trouvé comment remplacer les volumes par le rayon..

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 10:50

Citation :
je n'ai pas trouvé comment remplacer les volumes par le rayon.


Quel est le volume d'une sphère de rayon r ?

Citation :
P2/r = V1/V2
, il doit y avoir des morceaux oubliés : la formule n'est pas homogène.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 10:52

Volume d'une sphère : V= 4/3 r 3

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 10:54

Donc

r = (3V/4) 3

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 10:56

Citation :
V=\frac 43 \pi  r^3


Donc V1/V2= ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:05

V1 / V 2 = r1 3 / r2 3

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:07

C'est bien cela, vous y êtes presque.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:09

J'espère que je ne me trompe pas en écrivant :

r2/r1 = r1 3 / r2 3  

( à partir du rapport)

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:13

Bonjour,

Cette fois c'est un  2 qui est passé à la trappe.
Que vaut P1, que vaut P2 ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:15

P'int = 2 P ext

On est d'accord que P int = P1 et P ext = P 2 , pour être sûre des notations?

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:23

Non :

P1=P_{int,1} et P2=P_{int,2}

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:26

V1 / V 2 = r1 3 / r2 3 et :

gts2 @ 24-02-2020 à 11:56

Citation :
Pintérieure2. V1 = n R Tint     et 1/2 P int2 .V2=n R T ext

Plutôt P_{int,\red{1}}. V_1 = n R \red{T} et P_{int,2} V_2=n R \red{T} sans 1/2

Le rapport donne \frac{P_2}{P_1}=\frac{V_1}{V_2}


gts2 @ 25-02-2020 à 11:23

Et :

P1=P_{int,1} et P2=P_{int,2}

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:33

Et où sont la loi de Laplace et les relations que vous avez écrites en introduction ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:37

Je suis perdue...

J'ai trouvé ceci : Pint - Pext = 2σ / R

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:41

Je vous cites :

Citation :
Pi - Pi/2 = 4σ/r
(dans l'état 1)
Donc P1= ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:44

gts2 @ 25-02-2020 à 11:41

Je vous cites :

Citation :
Pi - Pi/2 = 4σ/r
(dans l'état 1)
Donc P1= ?


Donc P1= 8/r

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:47

Et maintenant P2 ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:51

Puisque la pression à l'extérieure est égale à la moitié de la pression intérieure, et qu'à l'état 2 on a diminué la pression intérieure ( P int 2 ) à 0...

Je suis tentée de dire que P int2 = - P int 1

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:53

Citation :
état 2 : on a diminué la pression intérieure ( P int 2 ) à 0.


Le texte dit : "la pression extérieure à zéro."

Comment s'écrit la loi de Laplace dans l'état 2 ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:56

Je ne sais pas ...Désolée

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 11:59

Expliciter la loi de Laplace dans le cas général.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:03

P = 2/R

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:05

OK et que vaut P dans le cas 2 ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:06

P int2 - P ext 2 = 2 / r 2

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:10

Vous le faites exprès ! Que vaut Pext ?

Et n'oublier pas à la fin le facteur 2 de la double couche.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:15

Je pensais qu'on parlait dans le cas général pardon !!
    On a   P ext = 1/2 Pi ( dans l'état 2 )  

ET    P int2 - P ext 2 = 2 / r 2   ==> P int 2 - 1/2 P int2 = 2/r2

Je vous assure que je ne fais rien exprès

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 12:51

Pas de problème.

Ce que vous appelez 2 c'est que j'appelle 1 (état initial pour être plus clair).

Donc qu'est ce que cela donne dans l'état final ?

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:07

Je vais écrire les 2 équations pour P1 et P2:

Pint1= 8/r


P int 2 - 1/2 P int2 = 2/r2

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:09

Donc:

P int2 = 4/r2

Dites moi que c'est ça svp

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:09

Je ne comprends pas :

"Pint1= 8/r"  vient de Pint1-Pext1= 4/r

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:11

Oui je sais, j'ai juste réécris pour y voir clair

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:12

Clic intempestif, je continue

Donc pour 2 avec Pext=0, cela donne avec la même équation Pint2= 4/r2.

Donc je ne comprends pas comment vous pouvez trouver le résultat correct pour 1 et pas pour 2.

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:14

Le résultat de 13:09 est juste par compensation d'erreurs.

Posté par
HamsterLife
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:16

Pint1= 8/r

Pint2= 4/r2

Je n'avais pas mis

Posté par
gts2
re : [PHYSIQUE] Différence de pressions 25-02-20 à 13:19

C'est bien cela, il n'y a plus qu'à terminer les calculs.

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