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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.

  1. Prévoir qualitativement les positions relatives de T1, T2 et To. En déduire que x1 > x2.
  2. Trouver une relation entre T1, T2 et To.
  3. Déterminer la pression finale dans chaque récipient.
  4. Peut-on écrire la loi de Laplace du gaz ?
  5. 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.

  1. Décrire les phénomènes qui se produisent. Calculer la pression et la température finales. Commenter.
  2. 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.

 

 

 
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hubert de haan  \  www.kholaweb.com  \  mise à jour : 11 déc. 2009