Énergie : conversions et transferts - Spécialité
Thermodynamique
Exercice 1 : Modèle des gazs parfaits - Problème à résoudre
Dans le pneu d’une voiture qui a longuement roulé, la température de l’air atteint \( \theta_1 = 41 °C \). Le volume de l’air qu’il contient vaut \( V = 40\:L \) et l’automobiliste mesure la pression \( P_1 = 3,0\:bar \) de son pneu.
- Constante des gazs parfaits : \( R = 8,31 J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \)
- \( 0°C = 273,15K \)
On donnera la réponse avec deux chiffres significatifs, et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse en \( bar \) avec deux chiffres significatifs, en précisant l'unité.
Exercice 2 : Variation de l'énergie interne d'un système
On dispose d'une masse \( m = 9,8\:\text{kg} \) de cuivre \( (Cu) \) que l'on fait passer d'une température de \( \theta_1 = 10\:\text{°C} \) à \( \theta_2 = 96\:\text{°C} \).
- Capacité thermique massique du cuivre : \( c = 385\:\text{J}\mathord{\cdot}\text{K}^{-1}\mathord{\cdot}\text{kg}^{-1} \).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs, exprimé en joules.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 3 : Décrire et calculer un transfert d'énergie
L’éthanol, ou alcool éthylique, est un alcool utilisé notamment dans la production de parfums et de biocarburants. Il est liquide à température ambiante et sa température de vaporisation est de 79 °C.
\( L_{vaporisation}(éthanol) = 855 kJ\mathord{\cdot}kg^{-1} \)
Calculer l’énergie transférée pour réaliser la vaporisation de \( 228 g \) d’éthanol à 79 °C.On donnera un résultat avec 4 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Utilisation de l'équation des gaz parfaits
On rappelle les constantes suivantes :
Constante des gaz parfaits : \( R = 8.31 J.K^{-1}.mol^{-1} \)
Conversion des températures : \( T(K) = 273.15 + \theta °C \)
On écrira les réponses, sous forme d'écriture scientifique, en unité de base du système international avec 2 chiffres significatifs.
Pour les températures, la réponse ne sera pas sous forme d'écriture scientifique, mais simplement arrondie au centième, suivie de l'unité de base du système international qui convient.
Exercice 5 : Calculer une variation d'énergie thermique
La température d'ébullition du diazote \(N_2\) est \(-196°C\) à la pression de \(1013 hPa.\)
On observe que la vaporisation de \(2,7\:kg\) du diazote nécessite un apport de \(5,4 \times 10^{2}\:kJ\), déterminer alors l'énergie massique de vaporisation du diazoteOn donnera un résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.