Université M`hamed Bougara de Boumerdès LMD

Université M’hamed Bougara de Boumerdès
Faculté des Sciences
Département de Physique
LMD-SM 2014/2015
Lundi 30/05/2015
Durée : 30 mn
Nom :…………….…Prénom :………...………Matricule :………………Emargement……...…Notes:…. /15
Contrôle Continu (Test N°1) UEF Thermodynamique II (2014/2015)
Exercice 1: (7 points)
On sort une bouteille d’Ifri, contenant 1,5litres d’eau, d’un réfrigérateur où elle est à 4°C. On la laisse dans une
pièce isolée maintenue à 20°C.
1°) Quelle variation d’entropie a t- elle subie lorsqu’elle est en équilibre avec le milieu ambiant ?
(3 pts)
Réponse :
D’après le second principe on a : S 
Tf
AN : S  mce 
Ti
Q
T
Tf


Ti
Tf
1pt
T
mce dT
dT
 mce 
 mce ln f
T
T
Ti
Ti
dT
(20  273)
 1,5.103.4185.ln
 S  0.352 J .K 1
T
4  273
2pt
2°) Quelle est la variation d’entropie du système ‘eau + pièce’. On donne Ce=4185 J. Kg-1. K-1.
Réponse :
1pt
D’après le second principe de la thermodynamique on a : S 
AN : S 
(4 pts)
mce T
Ta
mce T 1,5.103.4185.(20  4)

 S  0.343 J .K 1
Ta
20  273
3pt
ss
Exercice 2: Fonction thermodynamiques (8points)
Soit l’énergie utilisable notée : F = U - TS et le potentiel thermodynamique de Gibbs:
G = H - TS, où S est l’entropie, U et H sont respectivement l’énergie interne et l’enthalpie.
1°) Ecrire leurs différentielles pour une transformation élémentaire réversible.
Réponse :
F  U  TS  dF  d (U  TS )  dU  TdS  SdT
(2points)
1pt
dF   Q  W  TdS  SdT  TdS  pdV  TdS  SdT   pdV  SdT  dF   pdV  SdT
G  H  TS  dG  d ( H  TS )  dH  TdS  SdT  d (U  PV )  TdS  SdT
dG  dU  PdV  VdP  TdS  SdT   PdV  TdS  PdV  VdP  TdS  SdT
 dG  VdP  TdS
1pt
Contrôle continu n°1 de la matière Thermodynamique II (semestre 6) – 2014/2015. Responsable N.Tabti / Bonne Chance !
2°) En déduire la relation de Maxwell suivante et quelle est son sens physique ?: (  )  ( P ) (6points)
V S
S V
Réponse :
Ici c’est l’entropie et le volume qui sont maintenus constants, donc on doit utiliser le U :

 U 
2pt
T   S  dS

S

 U 
 U 
et par dérivation
dU  TdS  PdV  
 dS  
 dV  par identification 
 S V
 V S
 P   U  dV



 V  S
 T
  U 
 V  V  S  dS

V

on obtient la relation demandée 


P


U




dV
 S S  V  S
 T   P 

    cqfd
 V  S  S V
2pt
2pt
Pour le sens physique il suffit de dire tout simplement que la variation de la température T par rapport à la
variation du volume V quant on maintient l’entropie S constante ; elle sera égale à la variation de la pression P
par rapport à la variation de l’entropie S en maintenant cette fois ci le volume V contant.
Contrôle continu n°1 de la matière Thermodynamique II (semestre 6) – 2014/2015. Responsable N.Tabti / Bonne Chance !