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Physique > Thermodynamique > Flashcards

Thermodynamique Flashcards

1
Q

Quelle est la formule de la force d’impact moyenne?

A

Fi(moyenne) = 2mv/T

(m=masse, v=vitesse, T=temps)

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Q

Quelle est la forme moléaire de la loi universelle des gaz parfaits?

A

PV = nRT

  • P=pression en N/m2
  • V= volume en m3
  • n = nbrs de mole
  • T=température en K
  • R = constante universelle des gaz parfait
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Q

Quelle est la forme moléculaire de la loi universelle des gaz parfaits?

A

PV = NkbT

  • P = presson
  • V = volume
  • N = nbrs de molécule
  • kb = constante de Boltzman,
  • T = température
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4
Q

Quelle est la définition d’un gaz parfait?

A

Approximation permettant de modéliser et prédire le comportement d’un gaz réel

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5
Q

Quelles sont les conditions pour qu’un gaz soit considéré parfait?

A
  1. Les molécules d’un gaz parfait ne s’attirent pas et ne se repoussent pas mutuellement, donc :
    1. les particules sont “poncutuelles”: le diamètre d’une particules est plus petit que la distance qui les sépare : le gaz est dit “dilué”, ainsi la pression est faible
    2. Il y absences d’interaction entre elle + choc élastique (=l’énergie cinétique est concervée) . Il n’y a donc pas de perte d’énergie
  2. les molécules de gaz parfait en elles-mêmes n’occupent aucun volume
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6
Q

Qu’est-ce que l’isotropie?

A

Ce qui présente les mêmes propriétées dans toutes les directions (comme les particules dans un gaz parfait)

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7
Q

Quelles sont les deux formes proportionnelle de la loi universelle des gaz parfaits? et quelles en sont les raisons?

A

Si n ne change pas:

nR = Nkb = PV / T = constante

(P1V1 / T1 = P2V2 / T2)

S’il y a conservation d’énergie:

PV = constante x Ec = constante x NT

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8
Q

Quelle est la définition de la température?

A

La température est la mesure macroscopique de la moyenne de l’énergie cinétique: il y a donc une distribution de l’énergie cinétque

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9
Q

Qu’est-ce que le kelvin? quel rapport a-t-il avec le celcius?

A

Unité aboslue de température (K). Lorsque la température atteint le zéro absolu (0 K ou -273° C), plus rien ne bouge.

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10
Q

Quelle est la constante universelle des gaz parfait? et en quelle unité?

A

R: 8,31 J/mol K

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11
Q

Qu’est-ce que le nombre d’Avogadro?

A

nombre de molécule dans une mole

Na= 6,022 x 10^23 / mol

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12
Q

Comment compter le nombre de molécule?

A

N = n x Na

  • n = nbrs de mole
  • Na = nbrs d’Avogadro
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13
Q

De combien est la constante de Boltzman? dans quelle unité ?

A

kb = 1,38 x 10 ^-23 J/K ;

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14
Q

Quelle est la définition de la distribution des vitesses de Maxwell? et comment la calculer?

A

La moyenne quatrative est la racine carée de la moyenne des carrés des vitesses. L’intégrale de la courbe représente le nbrs total de molécules

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15
Q

Comment évolue la distribution des vitesses de Maxwell en fonction de la température du gaz ?

A
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16
Q

Comment calculer la chaleur?

A

Q = mcΔT

  • Q= chaleur en J
  • m=masse
  • c: capacité thermique massique en J/kg*K
  • T= température;
  • ΔT = Tf - Ti
17
Q

Qu’est-ce que la capacité thermique massique? qu’elle est son unité?

A

“c” en J/kg*K

C: Correspond à la quantité d’énergie à apporter pour élever d’un Kelvin la temprérautre d’une unité de masse d’une substance

18
Q

Comment mesurer l’enthalpie de changement d’état?

A

Q = mΔH1->H2

Variation d’enthalptie qui accompagne le changement d’état d’un corps pur d’un d’état 1 à un changement d’état 2.

  • Q = chaleur en J
  • m = masse en kg
  • ΔH1->H2 = enthalpie de changement d’état 1 vers 2 en J / K*kg ou mol
19
Q

Quels sont les modes de transfert thermique? comment les définir ?

A
  1. Conduction thermique : diffusion progressive de l’agitation thermique dans la matière (chaleur). Il n’y a pas de transfert de matière.
  2. Convection : transfert thermique qui accompagne le déplacements macroscopiques de la matière. Il y a transfert de matière
  3. Rayonnement : propagation de photons / accélération de particules chargées : rayonnement électromagnétique. Peut être visible, la longueur d’onde dépend de la température.
20
Q

Qu’est-ce que le transfert thermique et comment mesurer sont flux / taux?

A

Le transfert thermique est le transfert d’énergie entre deux objets.

φ = Q/t = λ S ΔT / e

  • φ [phi] : flux thermique [vitesse du transfert thermique] en watts,
  • Q: chaleur en J
  • t: temps en s
  • λ: conductivité thermique du matériau [J/m*s*K] qui dépend de la membrane
  • S: aire membrane en m2
  • T: termpérature en K
  • e: épaisseur de la membrane
21
Q

Comment mesurer l’énergie cinétique moyenne par molécule d’un gaz parfait?

A

Ec = (i/2)kT

  • i: nbr de degré de liberté [si gaz: monoatomique (i=3) / diatomique (i=5) / triatomique (i=6)]
  • k : constante de Boltzmann
  • T: température en K
22
Q

Qu’est-ce qui permet d’étudier les phénomènes en macros-états? qu’est-ce qui les différencie des micro-états?

A

Les macro-états ne sont définit qu’à l’état d’équilibre (thermodynamique) (des micro-états). Les micro-états sont, au contraire, toujours définis.

23
Q

Quelle est la définition d’une évolution quasi-statique? qu’est-ce que cela implique? que se passe-t-il s’il y a une perte d’énergie?

A

Une transformation est dite quasi statique si tous les états intermédiaires du système thermodynamique au cours de la transformation sont des états définis, proches d’états d’équilibre.

Cela implique que le déséquilibre des variables d’état, responsable de la transformation, soit infiniment petit.

S’il y a une perte d’énergie, ce n’est pas réversible.

24
Q

Qu’est-ce qu’une transformation réversible? qu’est-ce que cela sous-entend?

A

Une transformation quasi-statique sans perte d’énergie.

Cela sous-entend qu’il n’y a pas de frottement.

25
Q

Quel est le premier principe de thermodynamique?

A

ΔU = 0

Au cours d’une transformation quelconque d’un système fermé, la variation de son énergie est égale à la quantité d’énergie échangée avec le milieu extérieur, par transfert thermique (chaleur) et transfert mécanique (travail).

Rien ne se crée et rien ne se crée, tout se transforme.

Cf. énergie interne

26
Q

Comment mesurer l’énergie interne? comment évolue-t-elle en fonction de l’origine de la chaleur ou du travail? à quoi renvoie-t-elle?

A

ΔU = Q + W

W ou Q sont négatifs, s’ils sont fournis par le sysème : perte d’énergie. Positif si subit par le système.

Ainsi: Wsortant = - Wfourni

Cf. premier principe thermodynamique

  • U : ensemble des énergies d’un système [macro-état]
  • Q: transfert de chaleur du système en J
  • W: travail fait par le système en J
27
Q

Comment mesurer le travail des forces de pression?

A

W = P * dV

W est l’intégrale de la courbe P(V)dV)

  • W : travail en J
  • P: pression en N/m2 ou Pa
  • V: volume en m3;
28
Q

Qu’est-ce qu’une transformation isotherme?

A

Isotherme : la température ne varie pas. On compense la perte d’Ec par un transfert de T.

29
Q

Qu’est-ce qu’une transformation adiabatique?

A

Adiabatique : pas de transfert thermique dans l’évolution. La perte de T n’est pas compensée.

30
Q

Qu’est-ce que le cycle de Carnot?

A

ΔU= Q1 + Q2 -W = 0

Machine “idéale”, car par du principe qu’il n’y a pas de frottement et donc pas de perte d’énergie.

31
Q

Comment mesurer l’énergie interne d’un gaz parfait?

A

U = (3/2)nRT = (3/2)PV

32
Q

Qu’est-ce que l’entropie?

A

Variable macroscopique et fonction (d’état) exprimant le principe de la dégradation de l’énergie.

Pour le dire autrement, transfert thermique sur la température pour un processus réversible qui dépend du nombres de micro-état accessibles.

33
Q

De quoi dépend une variable d’état?

A

Elle dépend uniquement de l’état dans lequel elle se trouve, pas de ce qui passe avant ni après

34
Q

Quel est le deuxième principe de la thermodynamique? au niveau de l’univers? qu’est-ce que cela établit ?

A

Toute transformation d’un système thermodynamique s’effectue avec augmentation de l’entropie globale incluant l’entropie du système et du milieu extérieur. On dit alors qu’il y a création d’entropie.

Au niveau de l’univers, la variation d’entrhopie est forcément plus grande ou égale à zéro. Ainsi, à l’échelle globale, l’ehtropie augmente.

Cela établit l’irréversibilité des phénomènes physiques.

35
Q

Comment mesurer l’efficacité thermodynamique / énergétique?

A

η = énergie utile en sortie / énergie fournit en sortie

  • (η: êta)
36
Q

Quelle est la relation algébrique entre l’énergie cinétique et la température?

A

Ec = kNT

  • k: constante
  • N: nbr de molécules
37
Q

Qu’est-ce que l’enthalpie? en quoi est-elle exprimée?

A

L’énergie totale d’un système, soit la somme de tous les types d’énergie qu’il contient à pression constante. Elle est exprimée en joules (J).

38
Q

Comment mesurer l’entropie? comment est-elle sur le cycle de Carnot?

A

ΔS = Q/T

S= k ln Ω

ΔS = 0 sur le cycle de Carnot.

  • k: constante
  • Ω: nbr d’état accessible au système; ln: log n]

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