L3 parcours Physique et Applications, mention Physique
EXAMEN PARTIEL DE THERMODYNAMIQUE
Mercredi 30 Octobre 2013
Durée de l'examen: 1 heure et 30 minutes
Les parties I, II et III sont indépendantes. Aucun document n'est autorisé. La calculatrice
électronique non programmable est autorisée.
Remarque générale : toutes les réponses doivent être justifiées, aussi bien en ce qui concerne les
questions de cours que les questions posées dans les 2 exercices.
Données numériques usuelles intervenant à divers endroits :
Constante des gaz parfaits : R = 8.31 J.K-1.mole-1
Zéro absolu : 0 K = -273 °C
Masse molaire de l'eau : MH2O = 18 g.mole-1
Masse molaire de l'air : Mair = 29 g.mole-1
Masse volumique de l'eau liquide supposée indépendante de T et P : = 103 kg.m-3
Capacité calorifique de l'eau liquide à pression constante : CL = 4.18 J.g-1.K-1
Capacité calorifique de la glace à pression constante : CS = 2.1 J.g-1.K-1
Chaleur latente de vaporisation de l'eau à 20°C : LV = 2455 J.g-1
Chaleur latente de fusion de la glace à 0°C : LF = 334 J.g-1
Accélération de la pesanteur : g = 9.81 m.s-2
Pression de vapeur saturante de l'eau à T = 100°C : PS,H2O = 1 atm = 1.013x105 Pa
I) Questions de cours
I.1) Le pouvoir calorifique de l'essence est de q = 44 MJ.kg-1. Sachant qu'on utilise un moteur dont
le rendement est r = 0.35, quelle quantité de travail mécanique W35 récupère-t-on avec V = 35 litres
d'essence? Sachant que ces 35 litres d'essence permettent de parcourir 650 km, en déduire la force
moyenne FM de résistance à l'avancement de l'automobile considérée. On donne la masse
volumique de l'essence : = 750 kg.m-3. On donnera d'abord l'expression littérale de W35 et FM,
puis on fera l'application numérique.
I.2) On donne une partie du diagramme de phase du propane (voir la figure à la fin du sujet), la
zone correspondant à la phase solide ne se trouve pas sur ce morceau. Donner la nature des états
stables dans chaque zone. Le propane est stocké sous forme liquide, à température ambiante :
pourquoi a-t-on adopté cette solution? Quel est l'état stable du propane pour les couples (27°C,
1bar), (-40°C, 1bar) et (-60°C, 0.1bar)? On placera ces points sur le diagramme en annexe et on le