Thermodynamique Microscopique Flashcards
Quelles sont les dérivés premières et secondes de f(x;y) ?
Que vaut df, pour f(x;y) ?
Qu’est-ce que le théorème des dérivées croisées ?
Démo
Déterminer f(x;y)
Déterminer f(x;y)
Déterminer f(x;y), avec df = x.dx + y².dy
f(x;y) = x²/2 + y³/3 + cste
Déterminer f(x;y)
Définir un système ouvert/fermé
Définir un système isolé
C’est un système qui n’effectue aucun échange avec l’extérieur (ni de matière, ni d’énergie)
Définir un système monophasé
Système constitué d’une seule phase (même composition physico-chimique en tout point, pression et température uniformes)
Définir un système biphasé, donner des exemples
C’est un système constitué de deux phases
Ex : 2 liquides non-miscibles, 2 solides, 1 liquide + 1 solide etc…
Définir un système triphasé, donner un exemple
Système constitué de trois phases
Exemple : le point triple
Définir une grandeur extensive/intensive
Extensive : augmente avec le volume
Intensive : n’augmente pas
Si on a une grandeur G extensive, quelle grandeur lui associe-t-on ? Que peut-on dire de cette grandeur ?
On lui associe g=G_massique, qui est une grandeur intensive
Soit G une grandeur extensive, g la grandeur massique associée, que vaut le G d’un système macroscopique (par rapport à g) ?
G = ∫∫∫δG = ∫∫∫(δm.g)
Qu’est-ce que la grandeur molaire associée à une grandeur ? Que peut-on en dire ?
G_m = G_molaire, elle est intensive
Quelle est le lien entre g et G_m, pour G une grandeur quelconque ?
g = G_m/M
Qu’est-ce que l’échelle mésoscopique ?
Donner l’équation d’état du gaz parfait en variables intensives
P(z) = ρ(z) × R × T(z) / M
Comment note-t-on les grandeurs à l’échelle microscopique ?
G*
Que peut-on dire de v* ? A quoi faut-il faire attention ?
- v* € [0;+∞[, de direction aléatoire
- <v*#> = 0 lorsqu’il n’y a pas de mouvement
- ATTENTION : <v*>≠0
Quels sont les chocs que subissent les molécules ?
Elles se choquent entre elles et avec les parois du récipient
Qu’appelle-t-on l* ?
C’est le libre parcours moyen qui est la distance moyenne parcourue entre deux chocs
l* = <v*> × τ, avec τ le temps moyen entre deux chocs
Définir la section efficace de choc
Donner un ordre de grandeur du rayon d’une molécule
R = 10^-10m
Quelle est la démarche à suivre si on demande de retrouver l’ordre de grandeur l* ?
Donner un ordre de grandeur de la masse volumique d’un gaz, liquide, solide ?
Gaz : 1 kg.m-3
Liquide : 1000 kg.m-3
Solide : 1000-10000 kg.m-3
Donner l’unité de P.V
C’est des Joules
Qu’est-ce que la constante de Boltzmann ? Quelle est son unité ? Son ordre de grandeur ?
k_B = R/N_A, 10^-23 J.K-1,
Énoncer la loi de Maxwell-Boltzmann et ses hypothèses
Exprimer l’énergie d’une molécule de gaz, puis plus particulièrement dans le cas d’un gaz parfait
Donner le facteur de Boltzmann dans un GP
Donner le lien entre kB, m*, R et M
Exprimer de deux manières différentes la vitesse quadratique moyenne
Exprimer <Ec*> en fonction de T puis justifier
Déterminer la pression exercée sur une paroi de surface S par un gaz parfait, en fonction de n* , m* et v_th=<v*>
(Au début on étudie 1 choc)
Justifier que l’on parle de «pression cinétique»
Retrouver la loi des gazs parfaits
Définir l’énergie interne d’un système fermé
Définir l’enthalpie d’un système fermé
Définir la capacité calorifique à volume constant d’un système fermé
Définir la capacité calorifique à pression constante d’un système fermé
Définir le coefficient de Laplace
Qu’est-ce que le théorème d’équirépartition de l’énergie de Maxwell
Déterminer, en justifiant, le sens physique de b et en déduire son expression
b permet de prendre en compte le fait que les molécules ne sont pas ponctuelles
Exprimer U dans un gaz parfait monoatomique
Justif
Exprimer Cv, Cvm, cv dans un gaz parfait monoatomique, puis justifier
Car c’est la dérivée partielle de U par rapport à T, mais dans un gaz parfait U ne dépend que de T
Exprimer H dans un gaz parfait monoatomique, puis justifier
Exprimer Cp, Cpm, cp dans un gaz parfait monoatomique, puis justifier
Car c’est la dérivée partielle de H par rapport à T, mais dans un gaz parfait H ne dépend que de T
Exprimer γ dans un gaz parfait monoatomique
Donner U, Cv, H, Cp et γ dans le cas d’un gaz parfait diatomique indéformable, en justifiant
On a uniquement 2 degrés de rotation car une molécule diatomique peut être considérée comme une tige et donc perds un degré de rotation
Que sont les deux lois de Joule ?
Pour un gaz parfait,
Exprimer ΔU et ΔH dans un gaz parfait, de deux manières
Exprimer, grâce aux relations de Mayer, Cvm et Cpm en fonction de γ dans un gaz parfait
Quelle approximation fait-on dans une phase condensée ?
En déduire les expressions de ΔU et ΔH
Donner la quantité de mouvement d’un photon
Démontrer l’expression de la pression de radiation sous incidence normale, en fonction u, de l’énergie volumique du faisceau incident, dont on déterminera l’expression
On place un liquide au contact d’une atmosphère inerte, comment déterminer s’il s’évapore partiellement ou totalement ? (A T=cste)
Donc, toute l’eau ne s’est pas évaporée, on a un mélange L/V à la pression de la vapeur saturante et la quantité d’eau qui s’est transformée en vapeur s’écrit nV = P_sat × V / R.T
