Université Kasdi Merbah Ouargla Faculté des sciences et

Université Kasdi Merbah Ouargla
Faculté des sciences et technologies et sciences de la matière
Département des hydrocarbures et de chimie
Travaux dirigé de thermodynamique
Prof : Ali Zerrouati
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Exercices de thermodynamique I - 1emeMastère production-Hydrocarbure
I / dans l’échelle de Fahrenheit, la température de la glace fondante est de 32°F, celle de l’eau
bouillante est de 212°F.
1 - Combien vaut la variation de 1°c en variation de 1°F. Trouver la relation entre la
température exprimée en °c et la température exprimée en °F.
2 – Même question pour les températures en °Kelvin et en °F.
II / Un thermomètre gradué linéairement est plongé dans la glace fondante sous la pression
atmosphérique normale P0, le mercure du thermomètre affleure à la division -2. Dans la
vapeur d’eau bouillante sous la pression P0, il affleure à la division 103.
1 – Dans un bain tiède, le mercure du thermomètre affleure à la division 70. Déterminer la
température de ce bain.
2 – Déterminer la correction à apporter à la lecture de division n sous la forme (t-n) = fct(n) et
en déduire la température t pour laquelle aucune correction n’est nécessaire.
III / On utilise un calorimètre de Joule : un appareil constitué d’un réservoir thermiquement
isolé et rempli d’un liquide où est immergé une roue à palettes qui effectue un travail sur le
liquide « Rotation des palettes dans l’eau ». On mesure le travail accompli par la roue et la
variation de la température du liquide. Avec une quantité de 10 mole de benzène liquide, le
travail effectué par la roue est de W = 6256j et l’élévation de la température est de ΔT = 4K.
La chaleur molaire à pression constante est de Cp = 133,1j/mole K. La pression et le Cp sont
considérées constantes durant l’expérience.
Montrer que les valeurs de mesure ne sont pas compatibles avec l’hypothèse émise.
Donner une explication à cette différence.
IV – Un cylindre de diamètre D=200mm enfermé par un piston, contient une quantité d’azote
à la pression p1= 15bars absolue à la température t1 = 35°c. Le piston qui se trouvait à une
profondeur de 100mm du fond du cylindre se déplace et stoppe après une course de 100mm.
Le gaz est parfait et la transformation est considérée isotherme.
Calculer :
1 – La masse du gaz parfait et le travail développé par le gaz.
2 – La variation de l’énergie interne et la variation de l’enthalpie du gaz
3 – La quantité de chaleur mis en jeu
4 – représenter l’air associé au travail développé par le gaz sur un diagramme de Clapeyron.
On donne Cp= 0,248 Kcal/Kg ° et γ = 1,4
V – Un cylindre fermé par un piston mobil renferme de l'Hélium parfait dans les conditions
(P1, V1). On opère une détente adiabatique qui amène le gaz à l'état (P2, V2). On donne P1 =
5bars, P2 = 1bar, V1=3,8 1itres V2=121itres, T2 = 15,6°c, MHe = 4gr.
Calculer :
1 – Le rapport adiabatique γ.
2 – Le nombre de mole et la température maximale du gaz.
3 – La variation de l’énergie interne et le travail échangé.
4 – Représenter la transformation et l'air associé au travail de détente dans un diagramme de
Clapeyron.
VI – Les mêmes données et questions de l'exercice V (sauf *) pour le cas d'un système ouvert.
a / Transformation adiabatique.
b / Transformation est polytropique de coefficient k = 1,3 avec * V2 ≠12litres.
VII / Un compresseur d’air est prévu pour fournir 1000m3/H d’air sous une pression de 10
bars, l’air étant admis à 20°c sous la pression de 1 bar. Calculer la puissance du moteur
d’entraînement du compresseur. Les pertes mécaniques sont négligeables. On admet la
compression dans les situations suivantes :
a – Isotherme, b- Isentropique de rapport γ=1.4, c- Polytropique de coefficient k = 1,3.
Calculer la quantité de chaleur « par unité de temps » cédée au milieu extérieur ? L’air est
supposé parfait.