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rendement thermodynamique d'un muscle

Posté par
julie87
19-04-12 à 10:46

bonjour à tous j ai un exercice de thermodynamique sur lequel j ai beaucoup travaillé mais je n'arrive pas à trouver les solutions pour qq questions.je ne sais pas si quelqu'un peut m'aider.merci
Considérons le système thermodynamique d'un muscle de longueur l, fixe à l'une de ses extrémités (on ne fera pas de distinction entre le muscle et le tendon qui le maintient fixe sur l'os). Ce muscle peut être soumis à l'autre extrémité à une force de traction Fext. On appelle F la force de tension interne du muscle (comptée positivement dans le sens opposé à Fext). Ainsi, lorsque le muscle est en équilibre : F=Fext. L'état d'équilibre du muscle dépend donc des deux variables thermodynamiques T (température) et F suivant l'équation d'état :
l= l(T,F)                (1)
La quantité de chaleur reçue par le muscle au cours d'une transformation élémentaire s'écrit :
δQ =adT + bdF             (2)
1°) Dites pourquoi l'écriture de (2) suppose implicitement que la transformation considérée est réversible (quasi-statique).
2°) Exprimer le travail δW reçu lors d'une transformation élémentaire réversible en fonction des variables thermodynamiques. En déduire les différentielles dU et dS.
3°) En utilisant le fait que dU et dS sont des différentielles totales, calculer b et ∂a/∂F en fonction de  T ,∂l/∂T , ∂²l/∂T².
4°) On donne l'équation d'état : l=l0(1-λ(T-T0)+βF avec λ>0. Montrer que a est indépendant de F. Exprimer a en fonction de la masse du muscle m et de sa capacité calorifique massique c. On supposera a également indépendant de la température. Si la section s du muscle et c restent constantes au cours des transformations, que cela implique-t-il sur sa masse volumique ρ compte tenu des hypothèses précédentes ? On prendra ρ(l0)= ρ.
5°) En déduire la variation d'entropie ΔS lors d'une transformation quelconque faisant passer le muscle de l'état (T1, F1) à l'état (T2, F2). Vérifier qu'elle ne dépend pas du chemin suivi.
6°) Mêmes questions pour la variation d'énergie ΔU.
7°) Montrer que, lors d'une transformation adiabatique réversible, on a :
Te^(-λF/ρ0cs)= cte           (3)

pour les questions 1 et 2 c bon j ai trouvé la solution
dU = a.dT + b.dF + F.dl
a.dT + b.dF est en fait l'expression de dQ et F.dl, l'expression de dW.

on sait également que l = l (T,F) d'où dl = (dl/dT)FdT + (dl/dF)TdF.

On peut donc ajouter cela dans l'expression de dU ce qui nous donne :
dU = a.dT + F.(dl/dT)FdT + b.dF + F.(dl/dF)TdF.

On factorise et on obtient :
dU = [a+ F.(dl/dT)F]dT + [b + F.(dl/dF)T]dF

et on peut simplifier l'expression sous la forme suivante :
dU = a'.dT + b'.dF.


dS= dQ/T = (a/T).dT + (b/T).dF

Par la suite on nous dit que dU et dS étant des différentielles totales,donc on peut écrire :

(da'/dF)T = (db'/dT)F

et

(d(a/T)/dF)T = (d(b/T)/dT)F.
mais je n arrive pas a résoudre ces équations pour répondre à cette question et je ne vois pas non plus comment faire pour les autres question.j'espère vraiment que quelqu'un pourra m'aider.merci d'avance pour votre aide.

Posté par
julie87
rendement thermodynamique d'un muscle 20-04-12 à 09:53

bonjour à tous pour ceux qui ont essayer de trouver une réponse pour ma question ;j ai pu trouver la solution à cet exercice et je vous remercie infiniment.



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