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Chapitre 2
La température du gaz chute dramatiquement
pendant la détente – en B le thermomètre indique
finalement 𝑇 B = 121 K.
de B à C L’étudiant/e fixe le volume du cylindre en
bloquant mécaniquement le piston, retire l’isolant thermique, et pose le cylindre au dehors du
bâtiment (température extérieure : −5
◦ C). La température et la pression du gaz remontent doucement.
de C à A Lorsque la pression atteint 1 bar précisément,
la température de l’air est indiquée à 𝑇 C = 262 K.
L’étudiant/e souhaite revenir aux conditions de
départ (en réduisant le volume jusqu’au volume
initial) en gardant la pression constante à 1 bar.
1. Schématisez l’évolution sur un diagramme
pression-volume.
2. Montrez que lors d’une évolution réversible d’un
système fermé dont les propriétés sont liées par
une relation de type 𝑝𝑣
𝑘 1 = 𝑘 2 (où 𝑘 1 ≠ 1 et 𝑘 2 sont
des constantes), le travail spécifique développé
est :
𝑤 A→B =
𝑝 B 𝑣 B − 𝑝 A 𝑣 A
𝑘 1 − 1
3. Quel est le travail fourni par le gaz pendant la
détente ?
4. La capacité thermique de l’air lorsque l’on bloque
son volume est égale à 718 J kg
−1 K
−1 . Quelle quantité de chaleur a-t-elle été rejetée ou prélevée de
l’air extérieur ?
5. Quelle quantité de travail sera nécessaire pour
effectuer le retour C→ A à pression constante ?
6. Sur l’entièreté du cycle, l’étudiant/e aura-t-il/elle
dépensé ou reçu du travail ?
7. [question difficile] Le chemin du retour à pression constante nécessite un transfert de chaleur.
Dans quel sens, et en quelle quantité ? Pourquoi
ce transfert ne peut-il (malheureusement) pas être
entièrement effectué à l’intérieur du bâtiment ?
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen