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Niveau maths sup
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Thermodynamique

Posté par
Vladi
27-03-10 à 21:29

Bonjour,
je suis en train de faire un sujet de mines pont sup-2006 sur les moteurs à essence... et je ne comprends pas très bien  (je viens de commencer la thermo):
-les hypothèses du prob.: tous les gaz sont parfaits et les transformations sont irréversibles.
-une citation de Carnot: "Pour qu'un système décrive un cycle moteur, il doit nécessairement échanger  de l'énergie avec au moins deux sources à des températures différentes."
1/"Justifier qu'un cycle monotherme ne puisse être moteur"
d'après Carnot, qui dit moteur dit 2 sources de T diff or cycle monotherme implique 1 seule source à une T donnée donc ne peut être monotherme (c'est juste?)
2/(Je ne comprends pas très bien la démo de celle-ci): "Prouver que le cycle est récepteur."
W+Q=0;S=0=Q/t +Scréée or Scréée>0 donc Q<0 et donc W>0: le cycle est récepteur.
-S= O car pour un cycle Sinitial = Sfinal (?)
-dans mon cours: j'ai dS=Séchange + Scréée avec Séchange=Q/T; pourquoi à-t-on enlevé les "d ronds"?
-Comme la transformtaion est réversible d'après l'énonce, pourquoi a-t-on Scrée>0 (et idem dans mon cours j'ai Scrée0transformation réversible...)
Merci beaucoup!

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 27-03-10 à 23:22

Bonsoir Vladi,

Comme il s'agit d'un cycle, l'état initial du système correspond à l'état final, donc U=0=W+q.

D'autre part, pour les mêmes raisons (état final=état initial) on a S(initiale)=S(finale).
Donc S=0=Se+Sc. Sc>0, donc forcément Se<0
Comme Se=q/T, alors q<0.

Et enfin, W+q=0, q<0, donc w>0. Le système ne peut que recevoir du travail, et ne peut être moteur.

Pour revenir à ce qui est écrit dans ton cours. dS représente une variation infinitésimale d'entropie. De même Se et Sc, sont des variations infinitésimales. En intégrant sur tous le cycle tu obtiens bien S=Se+Sc.
D'autre part dSe=Q/T. En intégrant sur le cycle Se=Q/T. Mais comme la température est constante on a Se=(1/T)Q=Q/T. Où Q est la quantité de chaleur échangée.

Pour ta dernière question, l'énoncé précise que la transformation est irréversible... donc Sc0

Voilà, j'espère que j'ai été assez clair. Il faut bien faire la différence entre variation infinitésimal (avec les différentielles) et les variations effectives sur le cycle.

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 27-03-10 à 23:24


"En intégrant sur tout le cycle"

Sans faute c'est mieux

Posté par
Vladi
re : Thermodynamique 28-03-10 à 10:55

ok mais je ne comprends toujours pas que lors d'un cycle et en intégrant, on peut enlever les dé rond  (ça doit être un problème de maths)...Quand il y a , le dé rond disparaît?
Merci!

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 28-03-10 à 11:07

le Q, par exemple correspond à la chaleur échangée sur une transformation infinitésimale, ou si tu préfères, "sur un petit beau de chemin", ou "un petit bout de cycle". Lorsque tu intègres, c'est à dire que tu sommes, sur "tous les petits bouts de chemins", tu obtiens le chemin complet.

Tu peux faire l'analogie avec la mécanique. Le travail W représente un travail infinitésimal sur un petit bout de chemin, et W=W est la somme de tous les petits travaux sur le chemin, donc le travail total sur tout le chemin.

J'espère que ce sera plus clair comme ça.

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 28-03-10 à 11:08

"un petit bout de chemin"......

Posté par
Vladi
re : Thermodynamique 28-03-10 à 13:52

d'accord mais alors pourquoi mélanger les notations:
S=0=Sc+Se . Les dé rond ont disparu mais le delta est toujours là?
Merci!

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 28-03-10 à 14:41

Ok, on ne mélange pas les notations là. On utilise 2 notations différentes.
Le et le d. Ce sont deux notions différentes, qui ne veulent pas dire la même chose. La première représente une quantité élémentaire, l'autre la différentielle d'une fonction.

Donc Q = somme des quantités élémentaires = Q

mais dS=S

bon je simplifie un peu les choses et tout ça n'est pas très rigoureux du point de vue mathématique, mais physiquement c'est ce que l'on veut traduire.

Voilà, tu peux aussi jeter un coup d'oeil ici
C'est bien expliqué.

Posté par
Vladi
re : Thermodynamique 28-03-10 à 20:17

D'accord je viens de lire l'article mais je ne vois pas pourquoi l'intégrale de dS=delta S. On somme les variations locales et on obtient une variation globale?

Posté par
Vladi
re : Thermodynamique 28-03-10 à 20:28

et aussi je me suis trompé dans l'énoncé: "Toutes les transformations seront supposées mécaniquement REVERSIBLES", d'où ma question: pourquoi Sc>0 ? (Dans mon cours: si la réaction est réversible alors dSc=0)
Merci!

Posté par
Galilée
re : Thermodynamique 30-03-10 à 09:57

Desolé pour la réponse tardive. Pour ta première question c'est bien ça. On somme des variations locales et on obtient une variations globale.

Ensuite que la transformation soit reversibe ou non, le raisonnement est le meme. On a toujours Sc0 qui conduit a w0

Posté par
Vladi
re : Thermodynamique 01-04-10 à 18:50

Ok d'acord merci!



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