Série d'exercices Travail et energie interne 1 A BAC SBIRO Abdelkrim (www.pc1.ma)

Série d'exercices corrigée :Travail et énergie interne 1ère année bac
p.SBIRO Abdelkrim
Exercice2 :
1) Si l’état final est identique à l'état initial lors d’une transformation, on dit que le système a subit une
transformation cyclique.
Quelle est la valeur de la variation de l’énergie interne dans ce cas ?justifier votre réponse.
2) Au cours d’une transformation, un gaz reçoit une énergie de 100J du milieu extérieur. Quel est l’effet de
ce transfert d’énergie sur le gaz?
3) Le gaz revient à son état initial sans transfert d’énergie par travail. Dans cette étape, sous quelle forme y'
a-t-il transfert d’énergie entre le gaz et le milieu extérieur ? Expliquer qualitativement ce transfert. Y'a t-il
un avantage pratique à ce transfert ?
Exercice 3
Un système reçoit au cours d’une transformation 50J par travail et cède 70J par transfert thermique. Trouver la
variation de l’énergie interne du système.
Exercice 4 :
On considère une machine à vapeur utilisant un corps fluide (l’eau) pour effectuer les transferts thermiques
entre une source chaude S1 (nommée générateur de vapeur) et une source froide S2 (condenseur de vapeur) , et
cède l’énergie par travail au milieu extérieur. Le fonctionnement de cette machine est cyclique cela signifie que le
fluide revient à son état initial à la fin de la transformation.
La source chaude S1 cède une énergie égale 103J au corps fluide et ce dernier renvoie 750J à la source froide S2 .
Exercice5 :
On considère un système adiabatique (qui n’échange pas la chaleur avec le milieu extérieur) formé de : (cylindre
+ piston),le piston a un rayon r=2cm.A l’intérieur du cylindre se trouve un gaz parfait son volume V 0 et sa
température T0 et la pression du gaz P0=Patm= 105Pa.
On applique sur piston une force F constante son intensité F=19N, il descend lentement à vitesse constante sans
frottement et parcourt la distance d=1cm jusqu'à ce que la pression devient P 1 et le volume devient V1 à la même
température T0.
1) Définir l’énergie interne d’un système.
2) Donner l'énoncé du premier principe de la thermodynamique.
3) Calculer la pression du gaz P1 à l’état final.
4) Trouver l’expression de la force qu’applique le milieu extérieur sur le piston en fonction de V 0, V1et P1.
5) Calculer la variation de l’énergie interne du gaz au cours de cette transformation.
6) Trouver les valeurs de V0 et V1.
7) On élimine la force F et on met au-dessus du piston une masse m de façon que le gaz garde le même
volume V1 et sa pression est P1=Pg et sa température est T0.quelle est la valeur de m ? on donne
g=10N/kg.
Exercice 6 :
Considérons un cylindre fermé par un piston de masse m=500g et de surface S=1dm 3 , contenant un volume V=1L
d’air à la température Ө=20°C.
1) Sachant que la pression atmosphérique P0=105Pa, quelle est la pression de l’air à l’intérieur du cylindre ?
2) On pose sur le piston un corps (C)de masse M=1kg.
2-1) Calculer la nouvelle valeur P2 de la pression du gaz dans le cylindre quand le piston se stabilise et le
gaz prend la température initiale.
2-2) Calculer le travail de la force appliquée sur l’air enfermé dans le cylindre quand le piston descend de
ℓ=1mm.
3) En considérant que le gaz enfermé dans le cylindre est parfait dans les conditions de l’expérience et que
la température du gaz reste constante, que peut on peut dire de l’énergie interne de l’air emprisonnée
dans le cylindre ?
On donne g=10N/Kg
Correction
Correction de l’exercice 1:
1) On appelle énergie interne U d’un système l’ensemble des énergies cinétiques microscopiques et des énergies potentielles
d’interactions de toutes les particules du système .
Remarque : On ne peut pas déterminer l’énergie interne d’un système mais seulement la variation de l’énergie interne.
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Correction de l’exercice 2 :
L'état final est donc identique à l'état initial, on dit que le système a subit une transformation cyclique.
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2) Lorsqu’un gaz reçoit une énergie de 100J du milieu extérieur. l’effet de ce transfert d’énergie sur le gaz est
l’augmentation de la pression du gaz.
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3) Lorsque le gaz revient à son état initial sans transfert d’énergie par travail, il y’a transfert d’énergie au système
sous forme de chaleur (Par une entrée de la vapeur chaude et sortie de la vapeur froide) et transformation de cette
chaleur reçue dans le moteur en énergie cinétique .
L'avantage pratique à ce type de transfert c’est le fonctionnement des moteurs à vapeurs.
(Le principe de fonctionnement du moteur à vapeur est simple :Par chauffage de l’eau jusqu’à ébullition, la
vapeur produite agit sur un piston, les mouvements du piston sont ensuite transmis à une manivelle qui fait tourner
l’axe du moteur).
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Correction de l'exercice 3:
Le système reçoit au cours d’une transformation 50J par travail et cède 70J par transfert thermique.
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Correction de l'exercice 4:
Correction de l'exercice 5:
1) On appelle énergie interne U d’un système l’ensemble des énergies cinétiques microscopiques et des énergies potentielles
d’interactions de toutes les particules du système.
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7) On élimine la force F et on met au-dessus du piston une masse m de façon que le gaz garde le même volume V 1
et sa pression est P1=Pg et sa température est T0.
Correction de l'exercice 6:
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2). 2-1- Lorsqu'on pose sur le piston un corps (C)de masse M=1kg
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