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Institut Supérieur des
Sciences Appliquées et de
Technologie de Kairouan
Thermique industrielle
Série n°2
A.U : 2023-2024
Niveau : 2
ème
année
Génie Mécanique
Thermodynamique
Exercice 1:
On effectue la compression de P
1
= 1bar à P
2
=10 bars d’un litre d’air assimilé à un gaz parfait
pris initialement à la température ambiante T
1
= 20°C. Cette compression est suffisamment
rapide pour que le récipient renfermant l’air n’ait pas le temps d’évacuer la chaleur pendant la
compression (δQ=0).
On donne pour l’air :
γ = 1,4 ; r = 287,1 J/kg.K ; c
v
= 0,55 J/kg.K
1/ De quelle transformation s’agit-il ? On rappelle que pour la transformation adiabatique
PV
γ
= Cste
2/ Exprimer la température finale du gaz après compression T
2
en fonction de T
1
, P
1
et P
2
.
Calculer T
2
.
3/ Calculer le volume final.
4/ On rappelle que par définition, pour un gaz parfait, la variation de l’énergie inerne :
ΔU= mc
v
(T
2
-T
1
)). Calculer la valeur de l’énergie interne.
Exercice 2:
On considère 0,02 mole d’un gaz parfait. A l’état initial, le gaz est à la pression
atmosphérique et sa température est de 300K.
On fait subir à ce gaz les transformations réversibles successives suivantes :
Etat 1-Etat 2 : compression isotherme jusqu’à une pression de 2 atm.
Etat2-Etat3 : chauffage isobare le ramenant à son volume initial.
Etat3-Etat1 : refroidissement isochore le ramenant à l’état initial.
1/ Après avoir subi les trois transformations, quelle est la variation de l’énergie interne du gaz.
Justifier la réponse.
2/ Donner pour chaque état, les valeurs des variables (P, V, T). Les valeurs doivent être
exprimées en fonction des unités du système international.
3/ Tracer le diagramme P=f(V).
2
4/ Calculer le travail effectué au cours de chaque transformation. On rappelle que le travail
s’écrit : = −
R= 8,314 J.mol-1.K-1
Exercice 3:
Un volume d’air (considéré comme un gaz parfait) occupe un volume de 20 litres à la
pression P= 1,01325.105 Pa et sous une température T1= 273,16 K subit deux transformations
définies comme suit :
- Compression isochore : l’air est chauffé jusqu’à ce que sa pression soit 3 fois sa pression
initiale.
- Dilatation isobare : l’air est chauffé jusqu’à ce que sa température soit égale à 876,1 K.
1/ Représenter sur la courbe (P, V) les deux transformations qu’a subi l’air.
2/ Quelle est la température atteinte par l’air à la fin de la première transformation.
3/ Calculer la masse m d’air et déduire la variation d’énergie interne de l’air lors de la
première transformation. On rappelle que pour une transformation isochore : ΔU= mcv(T2-T1).
4/ Quel est le volume occupé par l’air à la fin de la deuxième transformation.
On donne : R=8,314 J/K.mole, cv=1004 J/K.kg, M=29 g/mole.
Exercice 4:
On chauffe 10 g de dioxygène de 20 à 100 °C sous pression constante.
Calculer la variation d’entropie correspondante.
Avec Cp[O2(g)] = 29,26 J.K-1.mol-1et R=8,314 J/K.mole
1
/
2
100%