Exercices Les corrigés sont regroupés en fin d’ouvrage (p. 481).
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5.1 8 g de CO2 gazeux (masse molaire 44) sont enfermés dans une enceinte de 4 L à la température de 600 K. Quelle est la pression du gaz ?
5.2
a) Quel est le nombre de moles d’hydrogène, considéré comme un gaz parfait, dans une enceinte
de volume 100 L sous une pression de 200 atm à une température de 293 K ?
b) Quel volume est occupé par le gaz quand la pression est ramenée à 1 atm, à la même température ?
c) Quelle pression est atteinte quand la température du gaz dans l’état correspondant à la question 5.2a) est portée à 350 K ? Rappelons que 1 atm = 1,013 x 10^ Pa.
5.3 On introduit du méthane gazeux dans une enceinte de 1 L à la pression de 1 atm puis on
complète le remplissage avec de l’oxygène jusqu’à atteindre une pression totale de 20 atm à la
température de 293 K. Calculer pour chaque gaz la pression partielle, la fraction molaire et le
nombre de moles.
5.4
a) Dans une enceinte contenant 1 kg d’eau à 20 °C, on ajoute 500 g de cuivre à 500 °C.
La température de l’eau s’élève jusqu’à 41 °C. Connaissant la capacité calorifique de l’eau,
CiH^O, 1) = 75,348 J • mol"' • K"', calculer celle du cuivre, par kilogramme et par mole.
b) Si nous ajoutons à nouveau 500 g de cuivre à 500 °C, quelle est la température finale
atteinte ?
5.5 180 g de glace à - 30 °C demandent 544,226 kJ pour être transformés en vapeur à 100 °C.
Connaissant :
- la capacité calorifique de la glace CiHjO, s) = 37,62 J • mol“' • K“',
- la chaleur de fusion de la glace L^(H20, s) = 6,025 kJ • mol“',
- la capacité calorifique de l’eau liquide C(H20,1) = 75,29 J • mol“' K“',
calculer la chaleur latente de vaporisation de l’eau L^,(H20, 1), la pression étant de 1 atm.
5.6 On fait bouillir à 100 °C, 1 kg d’eau sous une pression de 1 atm. La formation de la vapeur
d’eau s’accompagne d’une augmentation de volume. On désigne par volume massique de la vapeur
d’eau dans ces conditions, le volume occupé par 1 kg de vapeur, V(H20, g) = 1,673 m'' • kg“'. Le
volume massique de l’eau à l’état liquide est L(H20,1) = 10“^ m-^- kg“'. Calculer le travail exercé
par le système contre la force de pression. Le comparer à celui exercé quand l’expérience est
conduite sous vide.
5.7 Une enceinte cylindrique fermée par un piston dont la section a une aire de 2 dm^, contient
un gaz. On exerce une pression de 2 • 10“ ’ Pa pour comprimer le gaz et le piston s’enfonce de
5 mm. Calculer le travail reçu par le système. Quelle est la force qui s’exerce sur le piston ?
5.8 Un ressort s’allonge de 15 cm sous l’action d’une force appliquée de 60 N. Calculer le travail
reçu par le ressort.
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5.1 8 g de CO2 gazeux (masse molaire 44) sont enfermés dans une enceinte de 4 L à la température de 600 K. Quelle est la pression du gaz ?
5.2
a) Quel est le nombre de moles d’hydrogène, considéré comme un gaz parfait, dans une enceinte
de volume 100 L sous une pression de 200 atm à une température de 293 K ?
b) Quel volume est occupé par le gaz quand la pression est ramenée à 1 atm, à la même température ?
c) Quelle pression est atteinte quand la température du gaz dans l’état correspondant à la question 5.2a) est portée à 350 K ? Rappelons que 1 atm = 1,013 x 10^ Pa.
5.3 On introduit du méthane gazeux dans une enceinte de 1 L à la pression de 1 atm puis on
complète le remplissage avec de l’oxygène jusqu’à atteindre une pression totale de 20 atm à la
température de 293 K. Calculer pour chaque gaz la pression partielle, la fraction molaire et le
nombre de moles.
5.4
a) Dans une enceinte contenant 1 kg d’eau à 20 °C, on ajoute 500 g de cuivre à 500 °C.
La température de l’eau s’élève jusqu’à 41 °C. Connaissant la capacité calorifique de l’eau,
CiH^O, 1) = 75,348 J • mol"' • K"', calculer celle du cuivre, par kilogramme et par mole.
b) Si nous ajoutons à nouveau 500 g de cuivre à 500 °C, quelle est la température finale
atteinte ?
5.5 180 g de glace à - 30 °C demandent 544,226 kJ pour être transformés en vapeur à 100 °C.
Connaissant :
- la capacité calorifique de la glace CiHjO, s) = 37,62 J • mol“' • K“',
- la chaleur de fusion de la glace L^(H20, s) = 6,025 kJ • mol“',
- la capacité calorifique de l’eau liquide C(H20,1) = 75,29 J • mol“' K“',
calculer la chaleur latente de vaporisation de l’eau L^,(H20, 1), la pression étant de 1 atm.
5.6 On fait bouillir à 100 °C, 1 kg d’eau sous une pression de 1 atm. La formation de la vapeur
d’eau s’accompagne d’une augmentation de volume. On désigne par volume massique de la vapeur
d’eau dans ces conditions, le volume occupé par 1 kg de vapeur, V(H20, g) = 1,673 m'' • kg“'. Le
volume massique de l’eau à l’état liquide est L(H20,1) = 10“^ m-^- kg“'. Calculer le travail exercé
par le système contre la force de pression. Le comparer à celui exercé quand l’expérience est
conduite sous vide.
5.7 Une enceinte cylindrique fermée par un piston dont la section a une aire de 2 dm^, contient
un gaz. On exerce une pression de 2 • 10“ ’ Pa pour comprimer le gaz et le piston s’enfonce de
5 mm. Calculer le travail reçu par le système. Quelle est la force qui s’exerce sur le piston ?
5.8 Un ressort s’allonge de 15 cm sous l’action d’une force appliquée de 60 N. Calculer le travail
reçu par le ressort.
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