Partiel blanc L1 SVS Exercice 1 : Questions de

Partiel blanc L1 SVS
Le 23 Mai 2013
Exercice 1 : Questions de cours (5 pts)
Thermodynamique :
1.
2.
3.
4.
5.
Citer le premier principe de la thermodynamique.
Définir une transformation isobare, isochore,adiabatique .
Citez une des 3 formules de Laplace dans le cas d'une transformation adiabatique.
Donnez la formule de l'enthalpie, en définissant chaque terme.
«Échauffement» pour l'exercice 2 : soit la fonction df(P,V)= PdV+VdP. S'agit 'il d'une
différentielle totale exacte?
Hydrodynamique:
1. Citez la loi de Bernoulli. Que devient cette relation quand la vitesse est nulle?
2. Donnez la formule de la pression osmotique, en définissant chaque terme.
3. Donnez la formule du nombre de Reynolds.
4. Quand peut-on négliger la viscosité?
5. Citez la loi de Poiseuille.
Exercice 2 : Différentielles et formes différentielles (5 pts)
Le travail reçu par un système est défini par la fonction δf=W=-ʃPext .dV.
1. Montrer que cette fonction n'est pas une différentielle totale exacte (voir le travail comme
une fonction de deux variables ,P et V).
2. Soit un gaz dans un état initial A (PA,VA). On lui fait subir deux transformations distinctes
pour arriver à l'état B (PB,VB), avec VB>VA et PB>PA
Chemin 1: on effectue une compression isochore jusqu'à un état intermédiaire C (PC,VC)
suivie d'une augmentation de volume isobare jusqu'à l'état B.
Chemin 2: à partir de l'état A,on effectue une augmentation de volume isobare jusqu'à un
état intermédiaire D (PD,VD) suivie d'une compression isochore jusqu'à l'état B.
a)Représenter ces deux chemins sur un diagramme de Clapeyron (diagramme P,V)
b) Pour chaque chemin, calculer l'expression du travail reçu par le gaz.
3. Relier les résultats des questions 1. et 2.b) .
4. BONUS: Généralement, la variation d'énergie interne dépend-elle du chemin suivi? Que
peut-on en déduire pour la variation de quantité de chaleur au cours de cette transformation?
Exercice 3: Calorimétrie (3 pts)
1. On voudrait déterminer la chaleur massique de l'huile(que l'on appellera Ch )Pour ce faire,on
mélange dans une enceinte adiabatique 100g d'eau initialement à 30°C et 80g d'huile à 8°C .
La température finale est de 23°C.
a) Quelle quantité de chaleur reçoit l'huile?
b) Écrire l'équation de conservation de l'énergie.
c) En déduire Ch .
Données : Chaleur massique de l'eau : Ce=4,18 J.g-1.°C-1
Exercice 4 : Bob, quel homme! (4 pts)
Bob,plongeur sous-marin à ses heures perdues, est vêtu d'un maillot de bain. Il est assimilé à un
parallélépipède rectangle de surface S=2m².
1. Calculer les pertes thermiques par convection naturelle dans l'eau sachant que la
température de sa peau est de Tbob=30°C ,la température de l'eau est Teau=10°C, Kceau, le
coefficient de perte convective Kceau=100 W.m-2.K-1
2. Il porte maintenant une combinaison en Néoprène d'épaisseur dcombi=4mm. Exprimer les
pertes thermiques par conduction à travers la combinaison, avec λcombi= 0,2 W.m-1. K-1
Pourquoi la combinaison protège-elle Bob?
3. Il s'arrête un instant contempler les poissons, il est situé à une profondeur h. Soit P0 la
pression atmosphérique, ρeau salée la masse volumique de l'eau de mer. Quelle pression s'exerce sur
lui? Application numérique h=30m , P0=1 atm, ρeau salée= 1020kg.m-3
On s'intéresse maintenant à ses dépenses énergétiques :
Son métabolisme de base s'exprime de la manière suivante MB(103 kJ/jour)= = 66 + (13,7 x m ) +
(0,05 x h) - (6,8 x A).
1.Calculer la dépense énergétique de base de Bob en J/jour ,avec m=70kg, h= taille de Bob = 1,8m,
A= âge de Bob= 25 ans.
Exercice 5 : Tuyau d'arrosage (3 pts)
Un tuyau d'arrosage de 25 mètres de long a un diamètre de d=20 mm. Il débite 0,5l/s à travers un
orifice terminal de 0,5 cm².
1. On néglige la viscosité de l'eau, quelle est la pression de l'eau au robinet?
2. Si on tient compte de cette viscosité, quelle pression supplémentaire faut-il exercer?