DEVOIR SURVEILLE DE THERMODYNAMIQUE : Le barème est

I.P.S.A.
Date de l'Epreuve :
09 novembre 2013
5 / 9 rue Maurice
Grandcoing
94200 Ivry Sur Seine
Tél. : 01.56.20.60.71
Corrigé
Classe :
AERO-2
A , B et C
Devoir Surveillé
Thermodynamique En21
1h30
Durée :
1 h 00
Notes de Cours
Sans (1)
(1) Rayer la mention inutile
Professeurs : BOUGUECHAL/ROLLINDE
NOM :
3 h 00
Avec (1)
sans (1)
Calculatrice
Prénom :
N° de Table :
DEVOIR SURVEILLE DE THERMODYNAMIQUE :
Si au cours de l’épreuve, vous repérez ce qui vous parait être une erreur ou un oubli dans l’énoncé, vous le
signalez clairement dans votre copie et vous poursuivez l’examen en proposant une solution.
Le barème est donné à titre indicatif.
Pour les QCM, chaque question comporte une ou plusieurs réponses.
Lorsque l’étudiant ne répond pas à une question ou si la réponse est fausse, il n’a pas de point de
pénalité.
Rédigez directement sur la copie.
Inscrivez vos nom, prénom et classe.
Justifiez vos affirmations si nécessaire.
Il sera tenu compte du soin apporté à la rédaction.
NOM :
PRENOM :
CLASSE :
NUMERO :
:
T.S.V.P.
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Exercice 1 : Transformations et systèmes thermodynamiques (4,5 points)
A. Une transformation isochore est une transformation qui se fait ( à ) :
1.□ pression constante
2.□ volume constant
3.□ sans échange de chaleur
4.□ température constante
5.□ sans échange de chaleur et à température constante.
6.□ autre
B. Une transformation adiabatique est une transformation qui se fait ( à ) :
1.□ pression constante
2.□ volume constant
3.□ sans échange de chaleur
4.□ température constante
5.□ sans échange de chaleur et à température constante.
6.□ autre
C. Une transformation isotherme est une transformation qui se fait ( à ) :
1.□ pression constante
2.□ volume constant
3.□ sans échange de chaleur
4.□ température constante
5.□ sans échange de chaleur et à température constante.
6.□ autre
D. Une fonction d’état est une fonction caractérisée par :
1.□ son intégration dépend du chemin
2.□ son intégration ne dépend pas du chemin
3.□ sa différentielle est exacte 4.□ sa différentielle n’est pas exacte
5.□ la fonction n’existe pas.
6.□ autre
E. les différentielles totales suivantes sont exactes :
1.□
2.□
4.□
5.□
6.□
3.□
F. Les variables suivantes sont extensives :
1.□ La masse
2.□ Le volume
3.□ La masse volumique
massique
5.□ La température.
6.□ La pression
4.□ Le volume
G. Les variables suivantes sont intensives :
1.□ La masse
2.□ Le volume
3.□ La masse volumique
massique
5.□ La température.
6.□ La pression
4.□ Le volume
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Cochez la ou les bonne(s) case(s).
EXERCICE 1
A
B
C
D
E
F
G
1
2
3
4
5
6
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
0.5
0.5
0.5
0.5
1
0.5
0.5
(Si aucune case n’est cochée note : = 0)
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Exercice 2 : Coefficients thermoélastiques d’un gaz de Clausius ( 12 points)
L’équation d’état d’un gaz de Clausius est donnée par :
b étant une constante positive. R est la constante des gaz parfaits.
1. Déterminer la différentielle des deux membres de l’équation de Clausius et la
présenter sous la forme A dV+ B dP + C dT = 0.
On donnera l’expression de A, B et C.
2. En déduire les dérivées partielles suivantes :
3.
On rappelle la définition des différents coefficients thermoélastiques α, β et χT.
où α est le coefficient de dilatation volumique isobare, β le coefficient de compressibilité
isochore et χT le coefficient de compressibilité isotherme.
Exprimer α, β et χT pour un gaz de Clausius, en fonction des paramètres d’état.
On donnera les expressions simplifiées quand cela est possible.
4. Retrouver le cas du gaz parfait à partir du gaz de Clausius.
Réponse :
1.
2.
3*1
On pose dp = 0,
On pose dV = 0,
On pose dT = 0,
3*1
3.
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3*1
4. Dans le cas d’un gaz parfait b =0 et PV = RT
3*1
Si erreur de signe note = 0.
Si autre méthode que la différentielle note = 0. (En déduire)
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Exercice 3 : Travail lors d’une transformation (4 points)
P
i
Pi
A
Pf
f
B
V
Vi
Vf
Figure
A. Lors d’une transformation irréversible, le travail élémentaire des forces de pression
extérieure, V étant le volume du système et P sa pression est donné par :
1.□
2.□
3.□
4. □
5.□ autre
B. Le travail des forces de pression lors de la transformation réversible de i vers f
représentée par la figure dépend :
1.□ uniquement de l’état i 2.□ uniquement de l’état f 3.□ uniquement de l’état i et
l’état f du système 4.□ dépend du chemin suivi
5.□ aucun cas
C. La transformation de la figure de l’état i vers l’état f, comporte :
1.□ 2 isochores et une isobare
2.□ 2 isobares et une isochore
3.□ une isotherme
4.□ une isobare, une isotherme et une isochore 5.□ autre
D. Dans le cas de la transformation de la figure de l’état i vers l’état f, le travail reçu par
le système est :
1.□ négatif
2.□ positif
3.□ nul
4.□ ne peut être déterminé 5.□ autre
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E. Dans le cas où la transformation de la figure se ferait dans le sens f vers i, le travail
échangé avec l’extérieur par le système serait :
1.□ positif
2.□ négatif 3.□ nul
4.□ ne peut être déterminé 5.□ autre
F. Lors de la transformation i vers A de la figure pour une mole de gaz parfait, la
température durant cette transformation (est):
1.□ constante
2.□ augmente 3.□ diminue
4.□ varie
5.□ autre
G. Lors de la transformation A vers B de la figure pour une mole de gaz parfait, la
température durant cette transformation (est):
1.□ constante
2.□ augmente 3.□ diminue
4.□ varie
5.□ autre
H. Lors de la transformation B vers f de la figure pour une mole de gaz parfait, la
température durant cette transformation (est):
1.□ constante
2.□ augmente 3.□ diminue
4.□ varie
5.□ autre
Cochez la ou les bonne(s) cases.
EXERCICE 3
A
B
C
D
E
F
G
H
1
2
3
4
5
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
X si non cochée, pas de pénalités.
(Si aucune case n’est cochée note : = 0)
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