QCM N° 15 Le Gaz Parfait

QCM N° 15 Le Gaz Parfait

QCM. N° 15

Modèle du gaz parfait.

QCM N° 15 Modèle du gaz parfait AIDE Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).
	Énoncé	A	B	C	R
1	À température T et quantité de matière n constantes, la loi de Mariotte s’écrit :	P . T = cste	P . V = cste	V . T = cste	B
2	La pression d’un gaz augmente si la fréquence des collisions des entités du gaz sur les parois du récipient qui le contient :	Diminue	Reste constante	Augmente	C
3	À température constante, si le volume d’un échantillon de gaz parfait double, sa pression :	Double	Est divisée par 2	Ne varie pas	B
4	L’équation d’état du gaz parfait peut se mettre sous la forme :	P . V . n = R . T	P . V = n . R . T	P . T = n . R . V	B
5	Le modèle du gaz parfait permet de décrire le comportement des gaz :	À basse pression	À pression élevée	Quelle que soit la pression	A
6	D’après l’équation d’état du gaz parfait :	Si la pression P diminue, la température T augmente	Si le volume V augmente, la température T augmente, à quantité de n matière et pression P constantes	La pression P est inversement proportionnelle à la quantité de matière n	B
7	L’énergie interne U d’une phase condensée dépend :	De la pression	De la température	De la nature de la phase condensée	BC
8	Les transferts thermiques se font spontanément :	Depuis le corps chaud vers le corps froid	Depuis le corps froid vers le corps chaud	De manière aléatoire	A
9	Le flux thermique à travers un mur est d’autant plus grand que :	La différence de température entre l’intérieur et l’extérieur est grande	La différence de température entre l’intérieur et l’extérieur est petite	Le mur est mal isolé	AC
10	La résistance thermique d’un mur en béton :	Ne change pas lorsqu’on le couvre de laine de roche	Diminue une fois couvert de laine de roche	Augmente une fois couvert de laine de roche	C

QCM réalisé avec le logiciel Questy

Pour s’auto-évaluer

Loi de Mariotte :

- À température constante et pour une quantité donnée de gaz, le produit de la pression P par le volume V occupé par le gaz est constant :

- P . V = k = constante.

- La loi de Mariotte est un modèle qui décrit correctement le comportement des gaz aux faibles pressions.

- Pour les grandes pressions, il existe d’autres modèles.

Force pressante et pression d’un gaz :

- Les grandeurs macroscopiques de description du gaz (température T, pression P, masse volumique ρ) reflètent le comportement microscopique des entités chimiques (atomes, molécules ou ions) qui le constituent.

- La force pressante résulte des chocs entre les entités, qui constituent le fluide, et les parois du récipient.

- Un fluide exerce une force pressante sur les parois du récipient qui le contient .

- La valeur de la force pressante F dépend de la pression P du fluide et de la surface de contact S :

F = P . S	P : Pression en N . m^–2 ou pascal (Pa)
	S : Surface de contact en m²
	F : Force pressante en newton (N)

► Équation d’état du gaz parfait :

- Cette équation relie les différentes grandeurs macroscopiques qui permettent de le décrire.

P . V = n . R . T
P	Pression en pascal (Pa)
V	Volume en mètre cube (m³)
n	Quantité de matière en mole (mol)
R	Constante du gaz parfait : R = 8,314 Pa . m³ .mol^–1 . K^–1.
T	Température absolue en kelvin (K)

- Si la pression et la masse volumique du gaz sont trop importantes, alors le modèle du gaz parfait n’est plus adapté.

Limites du modèle du gaz parfait :

- Le modèle du gaz parfait est adapté :

- Si la pression est faible ;

- Si l’entité chimique, qui constitue le gaz, est de faibles dimensions.

L’énergie interne U :

- L’énergie interne est la somme des énergies cinétique et potentielle microscopiques, c’est l'énergie liée à sa structure interne microscopique, notée U.

- Énergie interne : U (J)

- Le plus souvent, on s’intéresse à la variation de l’énergie interne ΔU d’un système.

- L’énergie cinétique microscopique est lié à la vitesse de déplacement des particules du système dans le référentiel d’étude.

- Cette agitation augmente avec la température T, on l'appelle l'agitation thermique.

- Plus la température d’un système est élevée, plus l’agitation thermique des particules qui le constituent est grande et plus son énergie cinétique microscopique est grande.

- L’énergie potentielle microscopique est due aux interactions gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible entre les particules qui constituent le système.

- On distingue les énergies potentielles microscopiques chimique, électrique, magnétique et nucléaire.

- Les énergies potentielles résultent de l’énergie de liaisons chimiques et de l’énergie de masse des noyaux.

- On peut citer d’autres formes d’énergies potentielles microscopiques qui résultent de liaisons intermoléculaires entre les molécules qui constituent le système étudié.

- Ces énergies potentielles microscopiques varient lors d’un changement d’état de la matière : fusion, liquéfaction, solidification.

Le transfert thermique Q :

- Le transfert thermique est de l'énergie cinétique d'agitation des particules qui composent le système ; mais cette agitation est désordonnée.

- Ainsi, lorsqu’il existe une différence de température entre le système et le milieu extérieur, le transfert thermique Q se fait spontanément du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.

- Le transfert thermique est une forme d'énergie.

- Cas d’une tasse de café (65 ° C) qu’on laisse à la température ambiante (21 ° C).

- Au cours du temps, la température du café diminue.

tasse

- La tasse de café constitue le système d’étude S, l’autre système S’ est constitué par le milieu extérieur.

- Un transfert d’énergie s’effectue de la tasse de café vers le milieu extérieur.

- La tasse de café cède de l’énergie sous forme de transfert thermique, notée Q, au milieu extérieur.

transferts d'énergie

Le flux thermique :

- Le flux thermique Φ (phi majuscule) caractérise la vitesse du transfert thermique Q pendant une durée Δt au sein d’un système ou entre différents systèmes.

- On considère un matériau dont les deux faces parallèles numérotées 1 et 2, de même surface S, sont à des températures différentes T₁ et T₂, telles que T₁ > T₂.

- La paroi plane, dont deux faces sont à des températures différentes T₁ et T₂, est le siège d’un transfert thermique par conduction.

- La capacité d’un matériau, à réaliser plus ou moins rapidement ce transfert, est liée à sa résistance thermique R_th.

- L’énergie Q est transférée de la face 1 vers la face 2 pendant la durée Δt.

- Le flux thermique Φ traversant ce matériau est alors défini par la relation :

Énergie thermique transférée : Q en joule (J)

Durée : Δt ne seconde (s)

Flux thermique : Φ en watt : (J . s^–1 = W)

- Le flux thermique a la dimension d’une puissance : c’est une énergie par unité de temps.

- Le flux thermique est l’énergie transférée à travers une paroi par unité de temps.

- Ce transfert se fait spontanément de la source chaude vers la source froide.

- Ce transfert est naturellement irréversible.

- Par convention, le flux thermique est compté :

- Positivement s’il est reçu par le système S ;

- Négativement s’il est cédé par le système S.

- Cas d’une résistance thermique R_th :

- La résistance thermique R_th caractérise l’opposition d’un milieu au transfert thermique entre deux points A et B.

- On considère le système S de résistance thermique R_th :

- On oriente le flux thermique du point A vers le point B.

- Si l’écart de température T_A – T_B est maintenu constant, le flux thermique est donné par la relation suivante :

flux thermique Φ

Températures absolues : T_A et T_B en kelvin (K)

Ou températures θ_A et θ_B en degré Celsius (° C)

Résistance thermique : R_th unité : (K . W^–1) ou (° C . W^–1).

Flux thermique : Φ en watt : (J . s^–1 = W)

résistance thermique

Résistance thermique (suite) :

- Remarque :

- Plus la résistance thermique du matériau est élevée, plus le flux thermique est faible à travers le matériau.

- Ce dernier empêche le transfert d’énergie à travers lui ; c’est de ce fait un bon isolant thermique.

- Un matériau qui a une résistance thermique élevée est un bon isolant thermique.

- La laine de roche est un bon isolant thermique.