T4.1.Détente
d’un gaz parfait dans le vide. Bilan entropique.On considère deux
récipients A et B calorifugés reliés entre eux par un robinet (R).
Les volumes de ces deux récipients sont égaux à V.
Le compartiment A contient une mole de gaz parfait monoatomique à la
température To = 273 K à la pression Po = 1 atm et le compartiment
B est vide.
Transformation (I).
On ouvre à peine (R) jusqu'à avoir même pression dans les deux
récipients, puis on le referme. A renferme alors x1
mole à la température T1 et B x2
mole à la température T2.
- Prévoir qualitativement les positions relatives de T1,
T2 et To. En déduire que x1
> x2.
- Trouver une relation entre T1, T2
et To.
- Déterminer la pression finale dans chaque récipient.
- Peut-on écrire la loi de Laplace du gaz ?
- Montrer que le gaz restant en A subit une transformation
adiabatique réversible.
Quel volume initial peut-on lui affecter ? En déduire T1,
T2 et x1.
Transformation (II).
On ouvre à nouveau (R) et on le laisse ouvert.
- Décrire les phénomènes qui se produisent. Calculer la pression et la
température finales. Commenter.
- Calculer la variation d’entropie S entre
l'état initial et l'état intermédiaire (question I), puis entre l'état initial
et l'état final de la question (II). Conclure.