Physique · Prépa 1re année · 2 exercices vérifiés

S’entraîner : Énergie interne, enthalpie et loi de Laplace

Chapitre : Thermodynamique

Ce que vous travaillez

Premier principe pour un système fermé au repos ; énergie interne et enthalpie d'un gaz parfait, capacités thermiques à volume et à pression constants et leur rapport ; travail des forces de pression, calculé avec la pression extérieure ; transformations isochore, isobare, isotherme et adiabatique quasi statique ; loi de Laplace et son domaine de validité.

Les exercices de cette séance font aussi appel à :

Premier principe de la thermodynamique — ΔU = W + Q pour un système fermé, travail des forces de pression, transformations isotherme, isochore, isobare, adiabatique.
Deuxième principe et bilans entropiques — Deuxième principe : entropie comme fonction d'état, entropie échangée et entropie créée, positivité de l'entropie créée et irréversibilité ; entropie d'un gaz parfait ; bilan entropique d'un contact thermique et d'une détente ; machines cycliques dithermes — moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur — et efficacité maximale de Carnot.

À maîtriser avant de commencer

Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.

Modèle du gaz parfait — Interprétation microscopique de la pression et de la température, équation d'état p V = n R T, température absolue en kelvin.
Intégrale et calcul d'aires — Intégrale d'une fonction continue, aire sous la courbe, théorème fondamental, propriétés (linéarité, Chasles, positivité), valeur moyenne, intégration par parties.
Énergie interne, transferts thermiques — Énergie interne, capacité thermique, Q = m c ΔT, modes de transfert (conduction, convection, rayonnement), bilan d'énergie, loi phénoménologique de Newton.
Fonction logarithme népérien — Réciproque de l'exponentielle, ln(ab) = ln a + ln b, ln(a^n) = n ln a, variations, dérivée 1/x, résolution d'équations e^x = k.

Comment se déroule la séance

Cette séance s’appuie sur 2 exercices vérifiés. Chacun produit un nouvel énoncé à chaque ouverture, avec une solution calculée.

Formats de réponse : Réponse numérique (2). Difficulté de 4 à 5 sur 5. Environ 18 minutes pour un premier passage.

Dans votre compte : aide graduée (indice, rappel de cours, aide au démarrage), corrigé pas à pas après chaque tentative, suivi de vos progrès.

Essayez un exercice, sans compte

Un exercice réel de cette séance, le même pour chaque visiteur. Répondez, puis vérifiez : la correction est calculée, et le corrigé s’affiche après votre tentative.

Difficulté 4 sur 5 · ≈ 8 minutes

Énoncé

Un cylindre fermé par un piston contient $n = 0{,}1$ mol d'air, assimilé à un gaz parfait diatomique de coefficient $\gamma = 1{,}4$ , à la température $T_1 = 320$ K sous la pression $p_1 = 2$ bar. On comprime LENTEMENT le gaz, parois calorifugées, jusqu'à diviser son volume par 5 : $V_2 = \dfrac{V_1}{5}$ . La transformation est adiabatique et quasi statique.

Calculer la pression finale $p_2$ du gaz, en bar (trois chiffres significatifs).

Votre réponse

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