Exercices pour le cours de physique de Feynman
Exercice 32.4 Dans une usine à vapeur qui utilise de la vapeur surchauffée, la température du générateur de vapeur est de 600 ◦ celsius. L’eau de la rivière qui refroidit le
condenseur est à 20 ◦ celsius. Quel rendement maximum max une telle usine peut-elle
avoir ?
Exercice 32.5 Un conteneur isolé avec un piston sans frottements de masse M et de
surface A, contient N grammes de gaz d’hélium dans un volume V 1 , comme sur la figure 32.1. La pression externe est P. Le gaz est chauffé très lentement par un circuit
interne jusqu’à ce que le volume occupé par le gaz soit 2V 1 .
Figure 32.1
M
V1
P
Quels sont :
(a) le travail W fait par le gaz ;
(b) la chaleur ΔQ fournie au gaz ;
(c) la variation ΔU d’énergie interne du gaz ;
(d) la température initiale T i et finale T f du gaz.
Exercice 32.6 Un gaz parfait, de coefficient γ, est initialement dans les conditions
P 0 = 1 atmosphère, V 0 = 1 litre, T 0 = 300 K. Il est alors :
(a) Chauffé à V constant jusqu’à ce que P = 2 atmosphères.
(b) Détendu à pression constante P jusqu’à V = 2 litres.
(c) Refroidit à V constant jusqu’à P = 1 atmosphère.
(d) Comprimé à P constant jusqu’à V = 1 litre.
1. Dessiner un diagramme P-V pour ce processus.
2. Quel travail W est effectué en un cycle ?
3. Quelle est la température maximale T max atteinte par le gaz ?
4. Quelle est la chaleur totale ΔQ fournie au gaz dans les étapes 1 et 2 ?
5. Quel est le changement total d’entropie ΔS dans les étapes 1 et 2 ?
Exercice 32.7 Une machine thermique idéale fonctionne avec un gaz parfait de coefficient γ = 4/3, sur le cycle montré sur la figure 32.2 (A → B → C → D). En A,
P = 1 atmosphère, V = 22,4 litres, T = 300 K. En C, P = 2 atmosphères, V = 33,6 litres,
T = 900
◦ K.
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Exercice 32.4 Dans une usine à vapeur qui utilise de la vapeur surchauffée, la température du générateur de vapeur est de 600 ◦ celsius. L’eau de la rivière qui refroidit le
condenseur est à 20 ◦ celsius. Quel rendement maximum max une telle usine peut-elle
avoir ?
Exercice 32.5 Un conteneur isolé avec un piston sans frottements de masse M et de
surface A, contient N grammes de gaz d’hélium dans un volume V 1 , comme sur la figure 32.1. La pression externe est P. Le gaz est chauffé très lentement par un circuit
interne jusqu’à ce que le volume occupé par le gaz soit 2V 1 .
Figure 32.1
M
V1
P
Quels sont :
(a) le travail W fait par le gaz ;
(b) la chaleur ΔQ fournie au gaz ;
(c) la variation ΔU d’énergie interne du gaz ;
(d) la température initiale T i et finale T f du gaz.
Exercice 32.6 Un gaz parfait, de coefficient γ, est initialement dans les conditions
P 0 = 1 atmosphère, V 0 = 1 litre, T 0 = 300 K. Il est alors :
(a) Chauffé à V constant jusqu’à ce que P = 2 atmosphères.
(b) Détendu à pression constante P jusqu’à V = 2 litres.
(c) Refroidit à V constant jusqu’à P = 1 atmosphère.
(d) Comprimé à P constant jusqu’à V = 1 litre.
1. Dessiner un diagramme P-V pour ce processus.
2. Quel travail W est effectué en un cycle ?
3. Quelle est la température maximale T max atteinte par le gaz ?
4. Quelle est la chaleur totale ΔQ fournie au gaz dans les étapes 1 et 2 ?
5. Quel est le changement total d’entropie ΔS dans les étapes 1 et 2 ?
Exercice 32.7 Une machine thermique idéale fonctionne avec un gaz parfait de coefficient γ = 4/3, sur le cycle montré sur la figure 32.2 (A → B → C → D). En A,
P = 1 atmosphère, V = 22,4 litres, T = 300 K. En C, P = 2 atmosphères, V = 33,6 litres,
T = 900
◦ K.
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