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Thermodynamique : Detente produisant du froid
Bonjour à tous!
J'étudie actuellement la thermodynamique dans le cadre d'un cours de physique, et je voudrais vous solliciter pour une question qui tourne dans ma tête depuis un bon bout de temps...
Nous avons étudié pas mal de cas concret (transformation adiabatique, isochore, isobare, et par extension les cycles des Carnot, les cycles de Stinger etc.) mais je n'arrive toujours pas à comprendre pourquoi quand on perce très rapidement un cylindre contenant un gaz compressé (du type cartouche de c02 pour gonfler la chambre à air d'un vélo), il se produit un refroidissement rapide de la cartouche de gaz.
Dans ma logique du cours, je tenterais d'analyser premièrement le système avec la loi d'état :
PV= NRT => La température est proportionnelle à la pression multiplié par le volume.
Le problème c'est que je ne sais pas si une telle détente suit l'isotherme (bref que la température est constante durant le processus), je n'arrive rien en ressortir.
En allant un peu plus profondément, je pourrais suivre la loi : (en admettant que le gaz se détend dans un autre cylindre trois fois plus grand)
=>
Or déjà là je suis coincé, rien ne me dit que je peux "sortir" T de l'intégrale, celui ci n'étant pas forcément constant. (et entre autres, est ce que la pression du gaz ne serait pas constante, vu qu'il se bat seulement contre la pression externe, qui elle ne change pas? Oulalala ça sent les remues-méninges inutiles...)
Bref vous comprendrez que je suis un peu perdu, je ne sais pas trop comment comprendre ce phénomène, comment l'aborder (détente isoterme, on non), comment le synthètiser, et à vrai dire je ne suis même pas sur qu'on puisse appliquer vraiment ces lois à ce cas là... J'ai entendu parler des Loi de Joule-Thomson, mais inutile de vous dire que malgré leur expression sur le net, je n'arrive pas à mieux voir pourquoi il y a refroidissement...
Intuitivement je serais pousser à dire que le travail reçu est négatif vu que le gaz se bat contre la pression extérieure, et donc le système perd de l'énergie, et donc baisse sa température, mais je ne sais comment mettre en équation cela, ou cela se remarquais-t'il dans les lois de la thermondynamique etc...
Merci d'avance! 
bonsoir,
Intuitivement je serais pousser à dire que le travail est négatif vu que le gaz se bat contre la pression extérieure, et donc le système perd de l'énergie, et donc baisse sa température,
oui, c'est exact pour une détente adiabatique (Q=0) par exemple
U = Q + W = 0 + W = W
si W<0
U < 0
pour un gza parfait:
U = nCv T (avec nCv>0) donc
U < 0 => T < 0
ceci dit, tu peux aussi avoir une détente isotherme (si le gaz absorbe de la chaleur pour compenser le travail fourni (Q=-W), ou si Q=W=0)
Haaaaa c'est donc ça!
Bon en réalité je suis encore un peu troublé par le fait que ce soit une détente adiabatique, en réalité on sent parfaitement le froid se répandre sur la cartouche de c02, les parois ne sont donc pas du tout isolées, je ne vois pas trop en quoi on peut comparer ça à un processus adiabatique, et donc rigoureusement démontrer d'ou vient ce refroidissement par les lois de la thermodynamique...
en réalité on sent parfaitement le froid se répandre sur la cartouche de c02, les parois ne sont donc pas du tout isolées, je ne vois pas trop en quoi on peut comparer ça à un processus adiabatique,
la détente adiabatique n'était qu'un ex. pour te faire comprendre le type de raisonnement.
pour que le gaz se refroidisse il suffit que W+Q <0 (Q n'a pas besoin d'être nul, il suffit que 0 < Q < -W)
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