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Variation energie/entropie

Posté par
marcopolo
08-03-17 à 01:15

Slt, j'aimerais savoir quelles sont les variations d'énergie et d'entropie d'un gaz parfait pdt la détente de V1 à V2 pour une détente adiabatique? Pourriez-vous me dire si j'ai bien compris:

Pour la variation d'énergie, la transformation adiabatique étant une transformation sans échange de chaleur avec le milieu extérieur on a Q=0, donc d'après le 1er principe de la thermodynamique la variation d'énergie est : \Delta U=W. Y'a-t-il un lien à faire avec V1 et V2?

Pour la variation d'entropie, je dirais que la transformation étant adiabatique et réversible, dS=δQ/T=0, et donc l'entropie reste constante (\Delta S=0 ?). Mais je ne suis pas sûr que ce soit ce qu'on attende comme explications...

Ensuite, même chose dans le cas d'une détente isotherme réversible, partant du même état initial V1, T1

Pour la variation d'énergie, je dirais que le gaz étudié étant parfait, d'après la 1ère loi de Joule : dU=nC_{v_{m}}dT_{1}. La transformation étant isotherme on a :
dT_{1}=0 \Leftrightarrow dU=0 \Leftrightarrow \Delta U=0

Pour la variation d'entropie, en utilisant l'identité thermodynamique et appliqué au gaz parfait on a \frac{P}{T}dV=nR\frac{dV}{V} subissant une transfo isotherme dU=0.
D'où:
dS=nC_{v_{m}}\frac{dT}{T}+nR\frac{dV}{V}=nR\frac{dV}{V}
puis une fois intégré:
\Delta S=\int dS=nR\int_{V_{1}}^{2V_{1}}{\frac{dV}{V}}=nRln2
Mais enore une fois je ne sais pas du tout si c'est ce qui est attendu comme raisonnement dans ce cas.

Merci d'avance pour votre aide!

Posté par
vanoise
re : Variation energie/entropie 08-03-17 à 09:19

Bonjour
Tu as bien compris l'essentiel !
Concernant la détente adiabatique réversible :
Pour le travail : W=U=n.Cvm.T et tu obtiens T connaissant V2 et V1 à partir d'une relation de Laplace :
T.V(-1)=Constante
Pour la variation d'entropie : ce que tu as dit est très bien : S=0 car l'évolution est adiabatique (pas d'entropie d'échange) et réversible (pas d'entropie créée).
Concernant la détente isotherme réversible :
ce que tu as fait est très bien !

Posté par
marcopolo
re : Variation energie/entropie 12-03-17 à 21:03

vanoise @ 08-03-2017 à 09:19

Bonjour
Tu as bien compris l'essentiel !
Concernant la détente adiabatique réversible :
Pour le travail : W=U=n.Cvm.T et tu obtiens T connaissant V2 et V1 à partir d'une relation de Laplace :
T.V(-1)=Constante
Pour la variation d'entropie : ce que tu as dit est très bien : S=0 car l'évolution est adiabatique (pas d'entropie d'échange) et réversible (pas d'entropie créée).
Concernant la détente isotherme réversible :
ce que tu as fait est très bien !


Merci vanoise par contre la détente adiabatique est ici précisé "dans le vide", ce qui tendrait à correspondre à un détente de Joule, d'où dU = 0 et dS = n R ln (V2/V1)
Est-ce que je me trompe?

Posté par
vanoise
re : Variation energie/entropie 12-03-17 à 23:16

Citation :
par contre la détente adiabatique est ici précisé "dans le vide",

Dans ce cas, il s'agit bien d'une détente de Joule et Gay-Lussac qui s'effectue à énergie interne constante : Q=0 ; W=0 donc U=0.
Il faut préciser "Gay-Lussac" pour faire la différence avec la détente de Joule et Thomson qui, elle, s'effectue à enthalpie constante. Ton expression de S est correcte ; il faut remarquer que l'entropie augmente nécessairement au cours de la détente, ce qui se produit nécessairement lors d'une évolution adiabatique irréversible.
Problème de notation : l'écriture dS ou dU... désigne en maths une différentielle, ce qui correspond en physique à une variation élémentaire. Une variation finie se note S ou U...



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