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Problème 2

Une mole de gaz parfait monoatomique, initialement à la température absolue T1T_1, est chauffée jusqu’à T2>T1T_2>T_1 à pression constante. On note RgR_g la constante des gaz parfaits ; l’équilibre thermodynamique est maintenu et il n’y a pas de changement de phase. WW désigne le travail fourni par le gaz et Q>0Q>0 la chaleur reçue, de sorte que le premier principe s’écrit ΔU=Q−W\Delta U=Q-W. (a) Utiliser l’équation d’état pour trouver la variation de volume et le travail. (b) Calculer la variation d’énergie interne à partir des degrés de liberté moléculaires. (c) Déterminer la chaleur, vérifier son signe et expliquer sa répartition entre énergie interne et travail.
problems.proof.stepOf
problems.proof.prevStepproblems.proof.nextStep
PV=RgT,PΔV=Rg(T2−T1)PV=R_gT,\quad P\Delta V=R_g(T_2-T_1)
problems.proof.analysis

Pour une mole à pression constante, l’équation d’état donne PΔV=Rg(T2−T1)P\Delta V=R_g(T_2-T_1). La pression reste constante et le gaz suit le modèle parfait.

problems.proof.pitfall. Pour un gaz monoatomique, CV=32RgC_V=\tfrac32R_g ; de plus, WW étant le travail fourni par le gaz, Q=ΔU+WQ=\Delta U+W et non ΔU−W\Delta U-W.