T1.2. Fuite
d'air dans une cabine spatiale.
1. Equation
différentielle vérifiée par N.
Les molécules
susceptibles de sortir de la cabine pendant le temps
dt se trouvent dans un cylindre de volume dV
tel que :
dV = uSdt
Le nombre de molécules
contenu dans ce volume dV est :
avec N nombre
de molécules dans la cabine à la date t.
Soit dNS
le nombre de molécules quittant la cabine pendant le
temps dt.
Comme la vitesse des
particules n’est orientée que selon les trois directions
de l’espace, il y a seulement 1/6 des molécules
contenues dans dV qui vont quitter la cabine
pendant le temps dt. Soit :

Comme la variation du
nombre de molécules dans la cabine pendant la durée
dt est due aux molécules qui quittent la
cabine on a :
N(t+dt) –N(t) = dN = -dNS
Soit :

2.
Evolution de la pression.
La solution de cette
équation différentielle est :
avec No nombre initial de molécules
dans la cabine
L’air étant assimilé à
un gaz parfait on a :

3. Aire du
trou.
A la date t = 2
minutes la pression est :

On obtient en prenant
le logarithme népérien :
La vitesse quadratique
u est :

On obtient
finalement :

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