2. Thermodynamique de l'air sec

Question 1

a) Combien vaut R0 dans l’équation standard des gaz parfaits ?

b) Combien vaut la constante d’équilibre des gaz parfaits pour l’air sec ?

c) Combien vaut la constante d’équilibre des gaz parfaits pour la vapeur d’eau ?

Answer 1

a) 8,314 J/K*mol

b) Ra = R0 / Ma = 287,05 J/Kg*K où Ma est la masse molaire de l’air sec

c) Rv = R0 / Mv = 461,51 J/kg*K où Mv est la masse molaire de la vapeur d’eau

NB : En dessous de 50km d’altitude (stratopause), l’air sec et la vapeur d’eau peuvent être considérés comme des gaz parfaits

Question 2

Loi de Dalton ?

Answer 2

La pression totale d’un mélange de gaz parfaits est
égale à la somme des pression partielles des différents constituants.

(a) P = P1 + P2 = ((m1/M1V) + (m2/M2V))R0T

(b) Rho = (m1 + m2)/ V
V = (m1 + m2)/Rho

(c) = (b) => (a) :
(c) P = R0RhoT((m1/M1) + (m2+M2) / (m1 + m2)) = R0RhoTM^-1

Question 3

Quelles sont les 3 types de transformations d’un gaz (passage d’un équilibre initial à un nouvel équilibre final) + exemple ? Quels sont les différentes formules et constantes associées et leur valeur ?

Answer 3

1) La dilatation à pression constante :
=> Bocal avec piston non fixe et sans masse
=> Source chaude présente
=> La T° va augmenter entrainement un déplacement de + en + important des molécules
=> La pression augmente sur les parois durant un instant très court mais revient directement à l’équilibre au fur et à mesure que le piston monte

=> Formule : V = V0AlphaT°
où Alpha est le coefficient de dilatation à pression constante des GP (constante) = 1/ T0 = 1/273,15

<=> Donc à Pcste, V de GP ne varie qu’avec la T°

2) L’augmentation de pression à volume constant :
=> Bocal avec couvercle fixe et source thermique
=> Idem que précédemment mais la P ne peut pas diminuer car V cst

=> Formule : P = P0BêtaT où Bêta est le coefficient d’augmentation de pression à volume constant des GP = 1/T0 = 1/273,15

<=> Donc à V cst, la pression d’un GP ne varie qu’avec la T°

3) Concept de détente (voir question annexe)