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Pression et force (thermodynamique)
eaudemer
Bonjour je suis en L2 et ceci est un exo de thermodynamique, je ne comprends pas tres bien comment faire.
Voici l'énoncé:
Un gaz est contenu dans un récipient cylindrique fermé au dessus et au dessous par 2 pistons identiques qui peuvent glisser librement chacun de masse m et section S.
Sur le piston inférieur s'exerce une Force F dirigé vers le haut de façon a garantir l'équilibre, la pression à l'extérieur est Po.
1. Ecrire l'expression de la pression dans le gaz.
2. Combien vaut F? (On neglige le poinds du gaz.
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Si je comprends bien, on a 3 forces(?):
Le poids du systeme. P
La force F dirigé vers le haut dont il parle. (Est
ce celle ci la force que exerce le gaz sur le piston/air? Le quel du haut ou du bas?)
La force F2 qu'exerce l'air sur le gaz. Donc vers le bas. Et dont Po =
F2/S ???
Si ce que je dis est juste alors:
-P + F - F2 =0
- mg + F - Po . S =0
=> F = Po.S + mg
Si on neglige le poids:
F= Po.S
Je me trompe?
Voila merci!!
Bonjour
Comme dans tout problème de mécanique, il faut clairement définir le système étudié. Sinon, on reste dans le flou, on oublie des forces... Je suppose l'axe du cylindre vertical même si cela n'est pas précisé...
Question 1) : on choisit comme système le piston supérieur de masse m. Il est en équilibre sous l'action de trois forces extérieures :
- son poids mg verticale descendante
-la force de pression exercée par l'air extérieur, verticale descendante : PoS
-la force de pression exercée par le gaz, verticale ascendante : PS
Condition d'équilibre : mg+PoS=PS
D'où l'expression de P.
Question 2) : le plus simple consiste à choisir comme système l'ensemble {piston supérieur, piston inférieur, gaz}. Ce système est en équilibre sous l'action des forces extérieures suivantes :
- la force de pression exercée par l'air extérieur sur le piston inférieur et la force de pression exercé par l'air extérieur sur le piston supérieur ; ces deux forces se compensent.
-les poids : si on néglige celui du gaz, cela donne une force verticale descendante d'intensité 2mg.
- la force verticale ascendante qui assure l'équilibre ; son intensité est F.
La condition d'équilibre s'écrit : F = 2mg.
En toute rigueur : F = (2m+mgaz)g
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