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Thermodynamique Microscopique Flashcards

1
Q

Quelles sont les dérivés premières et secondes de f(x;y) ?

A
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Q

Que vaut df, pour f(x;y) ?

A
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3
Q

Qu’est-ce que le théorème des dérivées croisées ?
Démo

A
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4
Q

Déterminer f(x;y)

A
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Q

Déterminer f(x;y)

A
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6
Q

Déterminer f(x;y), avec df = x.dx + y².dy

A

f(x;y) = x²/2 + y³/3 + cste

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7
Q

Déterminer f(x;y)

A
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8
Q

Définir un système ouvert/fermé

A
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9
Q

Définir un système isolé

A

C’est un système qui n’effectue aucun échange avec l’extérieur (ni de matière, ni d’énergie)

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10
Q

Définir un système monophasé

A

Système constitué d’une seule phase (même composition physico-chimique en tout point, pression et température uniformes)

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11
Q

Définir un système biphasé, donner des exemples

A

C’est un système constitué de deux phases

Ex : 2 liquides non-miscibles, 2 solides, 1 liquide + 1 solide etc…

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12
Q

Définir un système triphasé, donner un exemple

A

Système constitué de trois phases

Exemple : le point triple

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13
Q

Définir une grandeur extensive/intensive

A

Extensive : augmente avec le volume

Intensive : n’augmente pas

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14
Q

Si on a une grandeur G extensive, quelle grandeur lui associe-t-on ? Que peut-on dire de cette grandeur ?

A

On lui associe g=G_massique, qui est une grandeur intensive

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15
Q

Soit G une grandeur extensive, g la grandeur massique associée, que vaut le G d’un système macroscopique (par rapport à g) ?

A

G = ∫∫∫δG = ∫∫∫(δm.g)

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16
Q

Qu’est-ce que la grandeur molaire associée à une grandeur ? Que peut-on en dire ?

A

G_m = G_molaire, elle est intensive

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17
Q

Quelle est le lien entre g et G_m, pour G une grandeur quelconque ?

A

g = G_m/M

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18
Q

Qu’est-ce que l’échelle mésoscopique ?

A
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19
Q

Donner l’équation d’état du gaz parfait en variables intensives

A

P(z) = ρ(z) × R × T(z) / M

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20
Q

Comment note-t-on les grandeurs à l’échelle microscopique ?

A

G*

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21
Q

Que peut-on dire de v* ? A quoi faut-il faire attention ?

A
  • v* € [0;+∞[, de direction aléatoire
  • <v*#> = 0 lorsqu’il n’y a pas de mouvement
  • ATTENTION : <v*>≠0
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22
Q

Quels sont les chocs que subissent les molécules ?

A

Elles se choquent entre elles et avec les parois du récipient

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23
Q

Qu’appelle-t-on l* ?

A

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

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24
Q

Définir la section efficace de choc

A
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25
Donner un ordre de grandeur du rayon d’une molécule
R = 10^-10m
26
Quelle est la démarche à suivre si on demande de retrouver l’ordre de grandeur l* ?
27
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
28
Donner l’unité de P.V
C’est des Joules
29
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,
30
Donner l’ordre de grandeur de n* pour un gaz, un liquide, un solide
- Gaz : n* ≈ 10^25 m-3 - Liquide : n* ≈ 10^28 m-3 - Solide : n* ≈ 10^29 m-3
31
Donner un ordre de grandeur de l* dans un gaz
l* ≈ 10^-7 m
32
Énoncer la loi de Maxwell-Boltzmann et ses hypothèses
33
Comment sont réparties qualitativement les molécules sur différents niveaux d’énergie ?
Les niveaux d’énergie les plus faibles sont les plus peuplés
34
Comment évolue la répartition des molécules lorsque la température augmente ?
Il y a de plus en plus de molécules sur les états d’énergie élevés
35
Exprimer l’énergie d’une molécule de gaz, puis plus particulièrement dans le cas d’un gaz parfait
36
Qu’est-ce que le modèle du gaz parfait ?
C’est un gaz constitué de particules ponctuelles, sans interactions à distance entre elles
37
Donner le facteur de Boltzmann dans un GP
38
Donner le lien entre kB, m*, R et M
39
Exprimer la vitesse quadratique moyenne
40
Donner un ordre de grandeur de la vitesse quadratique moyenne pour l’air et le dioxygène
- Air : ≈ 500 m.s-1 - Dioxygène : ≈ 1800 m.s-1
41
Donner la masse molaire de l’air et celle de l’eau à T=290K
Eau : 18 g.mol-1 (H2O) Air : 28 g.mol-1 (+10 de air)
42
Exprimer en fonction de T puis justifier
43
Quelle est la condition de validité pour les gazs parfait
Il faut que le gaz soit sous « faible pression »
44
Qu’est-ce que le facteur d’isotropie ?
C’est la probabilité simplifiée d’aller dans un sens dans l’espace, de 1/6 (car 3 directions et 2 sens à chaque fois)
45
Qu’est-ce qu’un choc élastique
C’est un choc sans perte d’énergie
46
Déterminer la pression exercée sur une paroi de surface S par un gaz parfait, en fonction de n* , m* et v_th
(Au début on étudie 1 choc)
47
Justifier que l’on parle de « pression cinétique »
48
Retrouver la loi des gazs parfaits
49
Définir l’énergie interne d’un système fermé
50
Définir l’enthalpie d’un système fermé
51
Définir la capacité calorifique à volume constant d’un système fermé
52
Définir la capacité calorifique à pression constante d’un système fermé
53
Définir le coefficient de Laplace
54
Qu’est-ce que le théorème d’équirépartition de l’énergie de Maxwell
55
Qu’est-ce que la loi Dulong et Petit
La capacité calorifique molaire d’un solide vaut à peu près 3.R, R la constante des gaz parfait
56
57
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
58
Exprimer U dans un gaz parfait monoatomique Justif
59
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
60
Exprimer H dans un gaz parfait monoatomique, puis justifier
61
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
62
Exprimer γ dans un gaz parfait monoatomique
63
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
64
Que sont les deux lois de Joule ?
Pour un gaz parfait,
65
Exprimer ΔU et ΔH dans un gaz parfait monoatomique, de deux manières
D’après les lois de Joule
66
Donner la relation de Mayer. Justif
Dans un gaz parfait, Cp - Cv = nR H = U + P.V = U + n.R.T, d’après la loi des gazs parfaits
67
Déterminer l’expression de Cvm et Cpm en fonction de γ dans un gaz parfait
Relation de Mayer + def de γ
68
Quelle approximation fait-on dans une phase condensée ? En déduire les expressions de ΔU et ΔH
69
Définir la pression de radiation
C’est la pression exercée par un faisceau monochromatique sur une paroi
70
Donner la quantité de mouvement d’un photon
71
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
72
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
73
Dans quel cas a-t-on Cv = Cp = C ?
Dans une phase condensée
74
Rappeler les expressions de χT et χS dans un gaz parfait
75
Définir vth
76
Comment s’exprime la pression cinétique ? Comment le démontrer ? Comment s’en rappeler ?
77
Comment montrer la loi des gazs parfaits ?
- partir de l’expression de la pression cinétique (s’il faut la remontrer, faire la démo en passant par la quantité de mouvement d’une particule, puis en prenant δN et en faisant la RFD - utiliser l’expression de l’énergie cinétique - dérouler
78
Comment retrouver l’expression du coefficient de Laplace dans un gaz parfait diatomique ?
- gaz parfait : U = Ec = 5/2 × kB × T (car il y a 5 degré de liberté pour un gaz diatomique) - donc U = 5/2 × n × R × T et d’après la loi des GP, H = 7/2 × n × R × T - donc Cv = 5.n.R/2 et Cp = 7.n.R/2 - donc γ = 7/5

Physique SUP (23 decks)

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