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Niveau maths sup
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Thermodynamique et gaz diatomiques.

Posté par
pistillata
02-01-15 à 22:56

On prend n=10moles d'un GP G1 à la température T1=300K et sous la pression P0 et n2=20moles d'un GP G2 à la température T2 = 400K et sous la pression P0.
On les mélanges, dans une enceinte calorifugées, de façon adiabatique et isobare. Le mélange obtenu à l'état final est sous la pression P0.
Les deux gaz G1 et G2 sont diatomiques avec Cpm = (7/2)R.

a) Déterminer la température finale du mélange.
b) Déterminer littéralement puis calculer la variation d'entropie du système constitué par {G1 U G2}.

Désolé, pour la a) je ne sais pas trop par où démarrer.. Peut-on appliquer les lois de Laplace ? Sont-elles bénéfiques ici ? Voilà le genre de question que je me pose..

Merci d'avance !

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 08:21

bonjour,

pourquoi chercher à compliquer d'emblée les choses?
je sais bien qu'en thermo, au début, on est un peu submergé par toutes les formules mais il y a quand même deux principes incontournables et pour les GP, PV=nRT
avec ça on fait 90% des exos en Sup

a) applique déjà le 1er principe et le tour sera joué je pense!

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 12:03

Sur mon brouillon j'avais fait ça:

1er principe: ΔU = W + Q mais le mélange est adiabatique donc sans transfert de chaleur d'où ΔU = W non ?

Mais après je ne savais quoi faire car je ne savais pas d'où partir, car je ne vois pas où apparait la température à part peut être avec la loi de Joule pour un gaz parfait qui donne dU = CvdT mais c'est tout je n'ai pas réussi à en faire quoi que ce soit.


Merci d'avance !

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 13:00

effectivement avec U ça bloque
mais comme la transformation est isobare le reflexe est d'utiliser une autre fonction d'état

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 13:22

Bah je ne vois que dH = dU + PdV + VdP = -PdV + TdS + PdV + VdP = TdS + VdP = CpdT or P = cste donc TdS = CpdT mais on bloque aussi avec S du coup !

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 13:34

ce que tu écris, c'est l'identité thermodynamique, ce n'est pas le 1er principe


considérons le système {G1+G2}

la transformation est adiabatique isobare donc H = Qp = 0

or H = H1 + H2

avec H1 = n1 cpm (Tf-T1) (pour le gaz 1)
H2 = n2 cpm (Tf - T2 ) (pour le gaz 2)

on en déduit Tf

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 14:12

Oui je suis bête je n'ai pas fait le 1er principe au final ><' !

OK ΔH = Qp mais pourquoi = 0 ?

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 14:13

Nan c'est bon je suis bête c'est parce que c'est adiabatique donc Qp = 0 et W s'annule avec Δ(PV) c'est ça ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 14:23

W est compris dans H

puisque U = W+Q

sur une isobare:
U = Qp + PV
ou encore U -(PV) = Qp
donc H = Qp

autre remarque: on peut passer par U car en fait W=0 pour {G1+G2} (enceinte rigide), donc U = 0 = U1 + U2

on trouve la même valeur pour Tf

sauf erreur

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 14:40

Justement pour U c'est ça qui me perturbait car c'est marqué enceinte calorifugées mais pas rigide !

Et avec ΔU = ΔU1 + ΔU2 il aurait fallu utiliser ΔU = CvΔT ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 14:46

oui pour un GP on connait U=U(T) et H=H(T)

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:09

D'accord ça marche j'ai comprit .

J'ai Tf = (n1*t1 + n2*T2)/(n1+n2) = 366K avez-vous ça ?

b) Déterminer littéralement puis calculer la variation d'entropie du système constitué par {G1 U G2}.

Ici, doit-je considérer indépendamment comme à la question a) le gaz 1 puis le gaz 2 et faire la somme ou bien puis-je m'en sortir autrement ?

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:17

P.S: c'est marqué enceinte calorifugées mais pas rigide donc on ne peut pas dire que W = 0 ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:32

Citation :
P.S: c'est marqué enceinte calorifugées mais pas rigide donc on ne peut pas dire que W = 0 ?


oui, mais en passant par H on n'a plus de souci

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:33

D'accord .

Avez-vous vu mon post précédent ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:40


ici S = S1 + S2

pour le calcul de S en général, on considère une tranfo. réversble fictive avec même état initial et final, on part de l'identité thermo. et ,pour un GP, on peut faire le calcul car on a PV=nRT

sur une isobare: dH = TdS donc dS = dH/T = ...

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 15:47

Je n'ai pas très bien comprit, ici par où dois-je partir alors ?

Je pars de ΔS =  ΔS1 +  ΔS2 et je calcul d'une part  ΔS1 et d'une autre part avec  ΔS2 avec l'identité thermo' ?

dU = -PdV + TdS mais je suis bloqué car il me reste dU sur les bras et -PdV aussi car on sait pas si l'enceinte est rigide. Quand bien même elle le serait, on aurait alors W = 0 et Q = 0 donc dU = TdS = 0 et donc ΔS=0... À moins que je me trompe encore..

Posté par
krinn Correcteur
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 16:10

je répète:

Citation :
sur une isobare: dH = TdS donc dS = dH/T = ...


donc pour G1: dS1 = dH1/T = ...

Posté par
pistillata
re : Thermodynamique et gaz diatomiques. 03-01-15 à 16:26

Oui je suis trop bête j'oublie tout le temps H !!

Merci je trouve ΔS = 14,47 J/K.

J'ai commencé un autre exercice un peu plus long, j'en ai déjà fait un dans le même genre mais là j'ai du mal à commencer car c'est la consigne et le vocabulaire qui me bloquent, pourrais-je vous demander de l'aide ?

Et au fait, pourriez-vous m'indiquer la différence entre isobare et monobare ? POur moi c'est la même chose P=cste mais je ne pense pas que ce soit que ça..



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