[1]_QCA Energetique 2005

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Le 05 avril 2006
Matière : Energétique
Durée : 1 H
Nom du professeur : Pascale Bouvier
Nota Bene : N’oublier pas de donner votre matricule correct dans la case en haut à gauche de
votre fiche résultat !! Les copies sans matricule ou avec un matricule incorrect ne seront pas
corrigées …
Barême : +2 pour une réponse vraie, 0 pour une abstention et –1 pour une réponse fausse.
Question 1 :
a) Dans un système isolé, il peut y avoir transfert de masse avec le milieu extérieur
b) Dans un système isolé, il peut y avoir transfert de travail avec le milieur extérieur
c) Dans un système isolé, il n’y a aucun échange avec le milieu extérieur
d) L’énergie interne d’un système isolé est constante
Question 2 : Lors de la transformation cyclique d’un système
a) L’état initial du système est identique à son état final
b) La variation d’énergie interne du système entre l’état initial et l’état final du système
est différente de zéro
c) La quantité de chaleur échangée entre le système et le milieu extérieur entre l’état
initial et l’état final est égale à zéro.
d) La variation d’entropie du système entre son état initial et son état final est égale à
zéro
Question 3 : Les définitions suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
a) Au cours d’une transformation quelconque, la variation infinitésimale de l’énergie
interne du système est une différentielle totale exacte
b) Au cours d’une transformation isotherme d’un système fermé, la quantité de chaleur
échangée entre le système et le milieu extérieur est nulle
c) L’intégrale d’une fonction d’état au cours d’une transformation quelconque ne dépend
que de l’état initial et de l’état final de la transformation
d) Le travail est une fonction d’état
Question 4 : Les définitions suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
a) Au cours d’une transformation isobare d’un système ouvert, la variation d’enthalpie ne
dépend que de la température
b) L’unité de l’enthalpie est le kJ/kgK
c) Pour un système ouvert, on peut écrire le premier principe sous la forme suivante
QWH  '
où
2
1
'VdpW
est le travail utile et
Q
, la chaleur échangée entre le
système et le milieu extérieur

2
d) Pour une transformation isobare, l’enthalpie est égale à la chaleur échangée entre le
système et le milieu extérieur
QH 
Question 5 : Lorsque m kg de gaz se comportent comme un gaz parfait, les relations
suivantes sont vérifiées :
(on a p : pression
n : nombre de môles
ρ : masse volumique du gaz
R : constante molaire des gaz parfaits
r : constante massique du gaz
T : température
V : volume )
a)
V
nrT
p
b)
rcc pv 
où
v
c
et
p
c
sont respectivement les capacités calorifiques massiques à
volume constant et à pression constante
c)
v
p
c
c
est l’exposant isentropique
d) L’énergie interne et l’enthalpie du gaz ne dépendent que de la température
Question 6 : Une tasse contenant 100 g d’eau à 85°C est abandonnée au contact de
l’atmosphère à température constante égale à 19°C (l’atmosphère est assimilée à un réservoir
thermique de température constante égale à 19°C). On constate que l’eau se met en équilibre
thermique avec l’atmosphère et prend la température de celle ci. La capacité calorifique de
l’eau vaut
1
. 18,4  kgkJcp
.
a) Cette transformation est une transformation réversible.
b) La variation d’entropie de cette transformation est environ égale à –0,0852 kJ/K
c) L’entropie créée au sein du système (eau) est égale à –0.0093 kJ/K
d) La variation d’entropie du système eau ne dépend pas du type de transformation
considérée (réversible ou irréversible) mais uniquement des états initial et final du
système eau
On rappelle que
phTmcQpdd 
avec
V
vp p
T
ccmh 
Question 7 :
a) Au cours d’une transformation réversible, la chaleur échangée entre le système et le
milieu extérieur est égale à zéro
b) Au cours d’une transformation infinitésimale irréversible, la variation d’enthalpie peut
s’écrire
pVSTH ddd 
c) Au cours d’une transformation infinitésimale réversible, l’entropie créée au sein du
système est nulle
d) Au cours d’une transformation infinitésimale irréversible d’un système fermé, la
variation de travail infinitésimale peut s’écrire sous la forme
VdpW 
où p est la
pression du système et dV la variation de volume du système

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Question 8 :
a) Il est impossible de produire du travail à l’aide d’une machine thermique qui serait en
contact avec une seule source de chaleur
b) Un moteur est une machine thermique qui permet de produire de la chaleur en
consommant de l’énergie mécanique
c) Le cycle de Carnot est constitué de quatre transformations : Deux transformations
adiabatiques réversibles et deux transformations isothermes réversibles
d) Pour que la machine soit motrice, le cycle doit être décrit dans le sens horaire. Le
travail résultant est positif
Question 9 :
a) Le bilan énergétique du moteur de Carnot est le suivant
0 FC QQW
où
C
Q
et
F
Q
sont respectivement les quantités de chaleur échangées au niveau de la source chaude
et de la source froide du cycle
b) Le bilan entropique du cycle de Carnot est égal à zéro
c) Le rendement d’un moteur est égal à
FC QQ
W
où
C
Q
et
F
Q
sont respectivement
les quantités de chaleur échangées au niveau de la source chaude et de la source froide du
cycle
d) Le rendement du moteur de Carnot ne dépend que des températures des sources
chaude
C
T
et froide
F
T
du cycle. Il vaut
F
C
Carnot T
T
 1
.
Question 10 : Au cours d’une transformation réversible isotherme qui fait passer un système
ouvert constitué de m kg de gaz parfait d’un état d’équilibre thermodynamique (1) à un état
d’équilibre thermodynamique (2), on a :
a)
'
1212 WH 
b)
12
'
12 QW 
c)
1
2
1
'
12 ln p
p
mrTW
d)
1212 HS 
Question 11 : Au cours d’une transformation adiabatique réversible d’un système fermé
constitué de m kg de gaz parfait d’un état d’équilibre thermodynamique (1) à un état
d’équilibre thermodynamique (2), on a :
a)
1212 TTmcUp
b)
2211 VpVpKpV 
c)
11122
12 
VpVp
W

4
d)
1
2
12 ln p
p
mrS
Question 12 :
a)
Figure 1
La surface hachurée représente la chaleur reçue par un système fermé au cours d’une
transformation isentropique d’un état d’équilibre 1 à un état d’équilibre 2
b) Sur la Figure 1, la transformation de 1 vers 2 est une détente
c)
Figure 2
Sur la figure 2, la surface hachurée représente la quantité de chaleur reçue par un système
fermé au cours d’une transformation quasi statique isotherme qui fait passer le système d’un
état d’équilibre 1 à un état d’équilibre 2
d) Sur la figure 2, la surface hachurée représente la quantité de chaleur reçue par un
système ouvert au cours d’une transformation quasi statique isotherme qui fait passer le
système d’un état d’équilibre 1 à un état d’équilibre 2
2
1
P1
P2
s
T
v
p
1
2
Système
ouvert
b
a

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Question 13 :
a)
La vaporisation d’un corps pur dans le diagramme de Clapeyron (p=f(V)) a l’allure suivante :
b) Lors d’un changement de phase, la température, le volume et la pression du système sont
constants
c) Lorsqu’il se condense, le système cède de la chaleur au milieu extérieur : c’est la chaleur
latente de condensation
d) Le changement de phase d’un corps pur est une transformation irréversible.
Question 14 :
Dans le domaine de saturation d’un corps pur
a) Le titre de vapeur est la fraction de gaz contenue dans le mélange
b) La pression possède l’expression suivante
LV pxxpp 1
où x est le titre de
vapeur,
L
p
, la pression du liquide saturé et
V
p
, la pression de la vapeur saturée
c) Le volume massique du mélange diphasique possède l’expression suivante
LV vxxvv 1
où
L
v
est le volume massique du liquide saturé et
V
v
, le volume
massique de la vapeur saturée
d) Les points situés sur la courbe de la saturation, à droite du point critique sont à l’état
de liquide saturé
Question 15 : On mélange m1=8400 kg d’air humide (1) pris dans les conditions 1=14°C
(température sèche) et e1=90% (humidité relative) avec m2=5100 kg d’air humide (2) pris
dans les conditions 2=25°C (température sèche) et e2=50% (humidité relative). En utilisant le
diagramme psychrométrique joint au QCA, si besoin est, vérifier les affirmations suivantes :
a) L’air humide (1) a une enthalpie égale à environ 8,6 Kcal.kg-1
b) L’air humide (1) a une température de rosée égale à environ 25°C
c) Le mélange final a une masse totale égale à m1+ m2
d) L’enthalpie du mélange final est égale à l’enthalpie de l’air humide (1)
V
p