462 Chapitre 17
Échanges d’énergie – Premier principe
Interro de cours
1. On considère un système thermodynamique (Σ). Indiquer les affirmations justes.
(a) Travail et transfert thermique sont des fonctions d’états, au même titre que l’énergie interne
ou l’enthalpie.
(b) Si (Σ) subit une transformation adiabatique, sa température reste constante.
(c) La pression de (Σ) reste constante au cours d’une transformation monobare.
(d) Le volume de (Σ) reste constant au cours d’une transformation isochore.
2. On considère comme système (Σ) n moles d’un gaz parfait diatomique. R est la constante des
gaz parfaits. Indiquer les affirmations justes.
(a) La capacité thermique à pression constante de (Σ) est C P =
7
2
nR dans les conditions
usuelles.
(b) Lors d’une compression isotherme infiniment lente entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B )
avec T B = T A , le travail des forces de pression reçu par (Σ) est W A→B = nRT A ln(V B /V A ).
(c) Lors d’une transformation monobare entre A(P A , V A , T A ) et B(P B = P A , V B , T B ), le transfert thermique reçu par (Σ) est Q =
5
2
nR(T B − T A ).
(d) Lors d’une transformation isochore entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B = V A , T B ), le transfert thermique reçu par (Σ) est Q =
5
2
nR(T B − T A ).
(e) Lors d’une transformation adiabatique entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B ), le travail
reçu par (Σ) est W A→B =
5
2
nR(T B − T A ).
3. Un système (Σ) constitué de 2 kilogrammes d’eau sous forme de vapeur saturante à la pression
P 0 = 1,0 bar et à la température T 0 = 100
◦ C subit une liquéfaction totale isotherme isobare. On
donne l’enthalpie massique de vaporisation de l’eau à T 0 : Δh v = 2,3 · 10
3 kJ · kg
−1 . Indiquer
les affirmations justes.
(a) La variation d’enthalpie de (Σ) au cours de la transformation est ΔH = −4,6 · 10
3 kJ · kg
−1 .
(b) La variation d’énergie interne (Σ) au cours de la transformation est ΔU = −4,6 · 10
3 kJ · kg
−1 .
(c) Le travail des forces de pression est nul.
(d) Le transfert thermique reçu par (Σ) est Q = −2,3 · 10
3 kJ · kg
−1 .
4. Dans un calorimètre de capacité thermique C c = 1,0 · 10
2 J · K
−1 dont la température initiale
est T 1 = 20
◦ C, on mélange une masse m 1 = 100 g d’eau liquide de température initiale T 1
et de capacité thermique massique c eau = 4,18 kJ · kg
−1
· K
−1 avec une pièce métallique de
masse m 2 = 50 g de température initiale T 2 = 100
◦ C, dont la capacité thermique massique est
c s = 0,90 kJ · kg
−1
· K
−1 . On note T f la température finale atteinte. La pression extérieure est
P e maintenue constante. Répondre aux questions suivantes.
(a) Quel système faut-il considérer pour déterminer cette température finale ?
(b) Quelle est la nature de la transformation subie par ce système ? Quelle grandeur thermodynamique est alors pertinente pour l’étude ?
(c) Cette transformation peut-elle être considérée comme infiniment lente ?
(d) Déterminer la valeur numérique de T f . Restera-t-elle constante au cours du temps ?
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Échanges d’énergie – Premier principe
Interro de cours
1. On considère un système thermodynamique (Σ). Indiquer les affirmations justes.
(a) Travail et transfert thermique sont des fonctions d’états, au même titre que l’énergie interne
ou l’enthalpie.
(b) Si (Σ) subit une transformation adiabatique, sa température reste constante.
(c) La pression de (Σ) reste constante au cours d’une transformation monobare.
(d) Le volume de (Σ) reste constant au cours d’une transformation isochore.
2. On considère comme système (Σ) n moles d’un gaz parfait diatomique. R est la constante des
gaz parfaits. Indiquer les affirmations justes.
(a) La capacité thermique à pression constante de (Σ) est C P =
7
2
nR dans les conditions
usuelles.
(b) Lors d’une compression isotherme infiniment lente entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B )
avec T B = T A , le travail des forces de pression reçu par (Σ) est W A→B = nRT A ln(V B /V A ).
(c) Lors d’une transformation monobare entre A(P A , V A , T A ) et B(P B = P A , V B , T B ), le transfert thermique reçu par (Σ) est Q =
5
2
nR(T B − T A ).
(d) Lors d’une transformation isochore entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B = V A , T B ), le transfert thermique reçu par (Σ) est Q =
5
2
nR(T B − T A ).
(e) Lors d’une transformation adiabatique entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B ), le travail
reçu par (Σ) est W A→B =
5
2
nR(T B − T A ).
3. Un système (Σ) constitué de 2 kilogrammes d’eau sous forme de vapeur saturante à la pression
P 0 = 1,0 bar et à la température T 0 = 100
◦ C subit une liquéfaction totale isotherme isobare. On
donne l’enthalpie massique de vaporisation de l’eau à T 0 : Δh v = 2,3 · 10
3 kJ · kg
−1 . Indiquer
les affirmations justes.
(a) La variation d’enthalpie de (Σ) au cours de la transformation est ΔH = −4,6 · 10
3 kJ · kg
−1 .
(b) La variation d’énergie interne (Σ) au cours de la transformation est ΔU = −4,6 · 10
3 kJ · kg
−1 .
(c) Le travail des forces de pression est nul.
(d) Le transfert thermique reçu par (Σ) est Q = −2,3 · 10
3 kJ · kg
−1 .
4. Dans un calorimètre de capacité thermique C c = 1,0 · 10
2 J · K
−1 dont la température initiale
est T 1 = 20
◦ C, on mélange une masse m 1 = 100 g d’eau liquide de température initiale T 1
et de capacité thermique massique c eau = 4,18 kJ · kg
−1
· K
−1 avec une pièce métallique de
masse m 2 = 50 g de température initiale T 2 = 100
◦ C, dont la capacité thermique massique est
c s = 0,90 kJ · kg
−1
· K
−1 . On note T f la température finale atteinte. La pression extérieure est
P e maintenue constante. Répondre aux questions suivantes.
(a) Quel système faut-il considérer pour déterminer cette température finale ?
(b) Quelle est la nature de la transformation subie par ce système ? Quelle grandeur thermodynamique est alors pertinente pour l’étude ?
(c) Cette transformation peut-elle être considérée comme infiniment lente ?
(d) Déterminer la valeur numérique de T f . Restera-t-elle constante au cours du temps ?
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