correction exercices Précis de Physique-Chimie chapitre 5 à 9

Eléments de correction des exercices du chapitre 9 :
thermodynamique.
Contrôle des connaissances
Exercice 1 : Freinage d’un véhicule
1. Prenons comme système la voiture munie de ses quatre freins à disque. En supposant la transformation
adiabatique, nous pouvons écrire : ∆E
+ ∆H
= 0
C
1 2 2
En développant cette expression, nous obtenons : (0 − mv ) + 4× π r eρc p
∆θ = 0
2
En isolant ∆θ, on obtient finalement :
∆θ =
2
mv
π ρ
2
8 r e cp
Attention car c p doit être converti si on laisse la masse exprimée en kg : ∆θ = 38,4°
C
2. Prenons comme système la voiture munie de ses quatre freins à disque. Les vitesses initiale et finale sont
identiques, la variation d’énergie cinétique du système est donc nulle. En supposant la transformation
adiabatique, nous pouvons écrire : ∆E
+ ∆H
= 0
P
2
En développant cette expression, nous obtenons : ( mgh − mgh ) + 4× π r eρc
∆θ = 0
mghinitiale
− mgh
En isolant ∆θ, on obtient finalement : ∆θ =
2
8π
r eρc
finale initiale p
Attention car c p doit être converti si on laisse la masse exprimée en kg :
p
finale
∆θ = 4377°
C
Ce résultat montre clairement qu’un autre type de freinage doit venir en complément (frein moteur, frein
électromagnétiques…). Pour mémoire, la température de fusion du tungstène est de 3482°C et c’est l’un des
métaux dont la température de fusion est la plus élevée (c’est d’ailleurs pour cette raison que les filaments
d’ampoules à incandescence sont en tungstène).
Exercice 2 : Calcul de PCI
Données : capacité thermique massique de l’eau : c = 4,19 kJ.kg -1 .K -1 , masse volumique de l’eau : 1000 kg.m -3 .
Raisonnons sur le système « eau ». Exprimons le premier principe en ne supposant aucune perte thermique (toute
l’énergie sert effectivement à chauffer l’eau) : ∆ H = mPCI . A pression constante et en l’absence d’échange
d’énergie sous forme de travail, on obtient : ρVc
( θ − θ ) = mPCI
eau
p finale initiale
D’où :
ρVc p
( θ finale
−θ
initiale
)
PCI =
m
Numériquement (attention aux conversions !) :
PCI = 30 MJ.
kg −
1
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