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Thermodynamique !
Bonjour à tous, je suis nouveau sur le forum !
J'étudie un compartiment aux parois diathermanes fermé par un piston de'masse non considérée, renfermant un gaz parfait à la température T0, volume Vi, pression Pi, se trouvant dans une pièce de température T0 uniforme (thermostat).
On pose une masse M sur le piston et on attend l'équilibre thermodynamiq
1) Donner les expressions de Tf, Pf et Pi.
2) Quel est le travail des forces de pression au cours de la transformation ?
3) Montrer que la transformation est irréversible
Voilà ce que je fais:
1) J'ai déduit que Ti=Tf=T0 en supposant que la transformation est suffisamment lente (et l'extérieur est un thermostat)
Puis PiVi=PfVf
2) W = nR*T0*ln(Vi/Vf) (en fait j'integre la pression P puisque T est constante)
3) 
S= Sc + Sr où Sr = Q/T0
Et j'ai aussi U = W + Q donc Q= -nR*T0*ln(Pf/Pi) donc Sr= -nR*ln(Pf/Pi)
Mais j'ai aussi S= nCv,m*ln(Tf/Ti)+ nR*ln(Pi/Pf) donc j'aboutis à Sc=0 !
Alors que c'est censé' être irréversible
Qu'est ce que qui ne pas ???
Bonjour
donc j'aboutis à Sc=0 !
Alors que c'est censé' être irréversible
Qu'est ce que qui ne pas ???
Logique que tu obtiennes une entropie de création nulle puisque l'expression du travail que tu utilises n'est valide que pour une transformation réversible isotherme, ce qui n'est pas le cas ici pour au moins deux raisons :
La première que tu as évoquée : la transformation n'est pas réversible ;
La seconde : la transformation n'est pas isotherme mais monotherme : le fait d'avoir Tf = Ti ne signifie pas que la température est restée fixe au cours de la transformation ! On peut même affirmer qu'elle ne l'as pas été, sinon il n'y aurait pas eu de transfert thermique avec l'extérieur !
Je pense que ton expression : " masse non considérée" signifie de masse d'influence négligeable. Commence par exprimer la force exercée par l'ensemble {piston-masse M} lors de son mouvement de descente puis tu en déduiras simplement l'expression du travail reçu par le gaz
Remarque complémentaire : l'aire S de la section droite du cylindre est sans doute fournie par l'énoncé...
Merci vanoise tu me sauves j'avais complètement oublié le passage sur le cylindre de section S!!!
le système piston et masse a pour action le poids de l'ensemble P=Mg dirigée vers le bas
Mais il y a aussi une autre force, dirigée vers le haut cette fois lors de la compression, la force exercée par le gaz en compression F=S*P (problème, je ne sais pas quelle pression c'est !)
Quelques indications supplémentaires...
L'équilibre du piston à l'état initial résulte d'un équilibre entre trois forces :
1. le poids mg du piston (négligeable ou non ? Tu n'as pas répondu !)
2. la force pressante exercée par l'air atmosphérique : Pa.S
3. la force pressante exercée par le gaz : Pi.S
Compte tenu des sens des forces, la condition d'équilibre s'écrit :
Pa.S+m.g=Pi.S
Lorsqu'est posée sur le piston la masse M, la force Fe exercée par le piston sur le gaz a pour intensité :
Fe=Pa.S+(M+m).g=Pi.S+M.g
Mais il y a aussi une autre force, dirigée vers le haut cette fois lors de la compression, la force exercée par le gaz en compression F=S*P (problème, je ne sais pas quelle pression c'est !)
Cette pression, qu'il vaut mieux noter Ps est la pression du gaz au niveau de la surface du piston. Peut-on parler de "pression du gaz" pour autant ? Non car lorsque le piston s'enfonce brusquement, le gaz ne constitue pas un système homogène, la pression n'est pas la même en tous points du gaz ! Ceci constitue d'ailleurs une des causes de l'irréversibilité de la transformation. Heureusement, cela n'est pas gênant dans ce problème car l'étude du mouvement du piston n'est pas demandée. Il suffit de remarquer que W, le travail reçu par le gaz, est le travail des forces extérieures exercées sur le gaz donc le travail de Fe . En notant h la diminution d'altitude du piston entre l'état initial et l'état final :
Le produit S.h représente le volume balayé par le piston lors de sa descente :
Je pense que tu es capable maintenant de terminer...
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