Partiel avril 2011+corrigé

1
I.P.S.A.
5/9 rue Maurice
Grandcoing
94200 Ivry Sur Seine
Date de l'Epreuve :
23 avril 2011
Tél. : [phone]
Fax. : [phone]
Classe :
AERO.2-SPE A, SPE B
PARTIEL
THERMODYNAMIQUE
Professeur : Monsieur
BOUGUECHAL
Durée:
1h30
2 h 00
3 h 00
Notes de Cours
Avec (1)
Calculatrice
Sans (1)
sans (1)
(1) Rayer la mention inutile
NOM :
Prénom :
N° de
Table :
PARTIEL DE THERMODYNAMIQUE:
Si au cours de l’épreuve, vous repérez ce qui vous parait être une erreur ou un oubli
dans l’énoncé, vous le signalez clairement dans votre copie et vous poursuivez
l’examen en proposant une solution.
Inscrivez vos nom, prénom et classe
Justifiez vos affirmations si nécessaire. Répondez directement sur la copie.
Il sera tenu compte du soin apporté à la rédaction.
NOM
NUMERO
PRENOM
CLASSE
T.S.V.P.
Corrigé

2
Exercice 1 : Entropie et propriétés ( 3 points )
A. Le deuxième principe de la thermodynamique définit une fonction d’état :
1.□ S appelée entropie 2.□ H appelée enthalpie 3.□ U appelée énergie
interne 4.□ F appelée énergie libre 5.□ aucune réponse ne convient
B. L’entropie est une grandeur :
1.□ extensive 2.□ intensive 3.□ constante 4.□ nulle
5.□ aucune réponse ne convient
C. La variation sur un cycle de l’entropie totale d’un système est :
1.□ toujours positive 2.□ toujours négative 3.□ toujours nulle
4.□ n’est pas mesurable 5.□ aucune réponse ne convient
D. La relation qui lie la variation de l’entropie est :
1.□ 
 2.□   3.□   4.□ 
5.□ aucune réponse ne convient
E. La relation qui lie l’entropie et les autres variables d’état est :
1.□ 
 2.□   3.□   4.□ 
5.□ aucune réponse ne convient
F. La relation qui lie l’entropie et les autres variables d’état est :
1.□ 
 2.□   3.□   4.□ 
5.□ aucune réponse ne convient
G. La relation qui lie l’entropie et les autres variables d’état est :
1.□
 2.□   3.□   4.□ 
5.□ aucune réponse ne convient
H. La relation qui lie l’entropie et les autres variables d’état est :
1 .□
2.□   3.□   4.□ 
5.□ aucune réponse ne convient
I. L’entropie externe échangée entre le système et le milieu extérieur est :
1.□ toujours positive 2.□ toujours négative 3.□ toujours nulle
4.□ positive, négative ou nulle 5.□ aucune réponse ne convient
J. Une transformation isentropique est une transformation :
1.□ adiabatique uniquement 2.□ réversible uniquement 3.□ adiabatique et
réversible 4.□ isotherme 5.□ aucune réponse ne convient
K. la création d’entropie interne au cours d’une transformation quelconque est
toujours :
1.□ positive ou nulle 2.□ négative ou nulle 3.□ toujours nulle 4.□ positive, négative ou
nulle 5.□ aucune réponse ne convient
L. La création d’entropie interne au cours d’une transformation réversible est
toujours :
1.□ positive ou nulle 2.□ négative ou nulle 3.□ toujours nulle 4.□ positive, négative ou
nulle 5.□ aucune réponse ne convient

3
Cochez la ou les bonne(s) case(s).
EXERCICE 1
1
2
3
4
5
A
X
B
X
C
X
D
X
E
X
F
X
G
X
H
X
X
X
I
X
J
X
K
X
L
X
point par ligne.
0.25

4
Exercice 2 : Transformation élémentaire réversible (5 points)
On considère un gaz parfait subissant une transformation élémentaire réversible.
Donner l’expression de dU, δW, δQ , dH et dS en fonction des variations élémentaires
dT, dP, dV de la température, de la pression et du volume et des coefficients
caractéristiques du gaz parfait Cp et Cv qu’on supposera constants. Remplir
uniquement le tableau.
Remplir le tableau
Expressions
générales
Transformation
isotherme
Transformation
isobare
Transformation
isochore
Transformation
isentropique
dU
0
-PdV
δW
-PdV
-PdV
-PdV
0
-RdT
-PdV
δQ
PdV
0
dH
0
dS
0
par cellule, ou encore 1 point par ligne ou par colonne.
0.20

5
Exercice 3 : Cycle thermodynamique (4 points)
L’état initial d’une mole de gaz parfait est caractérisé par P0 = 2.105 Pascal, V0 =
14 litres. On fait subir successivement à ce gaz:
- une transformation isobare, qui double son volume,
- une compression isotherme, qui le ramène à son volume initial,
- un refroidissement isochore, qui le ramène à l’état initial (P0 , V0 ).
1. Faire une représentation de ces transformations dans le diagramme ( P ,V ).
2. A quelle température en degré Celsius s’effectue la compression isotherme ?
3. En déduire la pression maximale atteinte.
4. Calculer le travail, la quantité de chaleur et la variation d’énergie interne
échangés par le système au cours de chaque transformation.
5. Faire le bilan du cycle.
On donne : constante des gaz parfaits : R = 8,3 J.mol-1K-1.
Capacité calorifique à pression constante : Cp = (7 / 2) R
Réponse :
1.
2. La compression isotherme BC s’effectue à une température T tel que PV = RT
en chaque point de l’isotherme.
En B : P0 2V0 = RT d’où : T = TB = TC = 2P0V0/R = 2T0
T = 2*2*105*14*10-3 /8.3 = 675 K
3. Soit PC la pression maximale atteinte, on a PCV0=RT=R *2P0V0/R
D’où : PC = 2P0
PC = 2*2.105 = 4 105 Pa
4. Travail, chaleur et énergie interne.
V
P
P0
V0
2V0
B
A
C
0.50
1.00
1.00