Physique générale Exercices
1ère année Premier Semestre
Série 9 – Gaz parfaits
Exercice 10-12
Quelle est la masse de 17.4×1023 molécules de dioxyde de carbone ? (la masse moléculaire du CO2 vaut 44 uma)
Exercice 10-18
Estimer la pression exercée sur le sol (a) si vous vous tenez debout sur vos deux
pieds,
(b) si vous êtes couchés.
Exercice 10-22
Si la température d’un gaz augmente de 0◦à 100◦à pression constante, de combien le volume va-t-il changer ?
Exercice 10-28
On définit le seuil d’inhalation normal comme la pression partielle d’oxygène (O2) au niveau de la mer. Sachant que la pression de l’air tombe de 0.078 atm chaque fois que l’al- titude augmente de 1000 m, calculer l’altitude à partir de laquelle l’utilisation d’oxygène, même pur, entraînerait une inhalation d’oxygène au- dessous de la normale.
Série 9 – Gaz parfaits (Part 2)
Exercice 10-0
Considerer d’hydrogène moléculaire (H2) en êtat du gaz prafait. La masse d’une molécule de H2 vaut 2.016 uma = 3.35×10−27 kg. La tem- perature du gaz vautT = 27◦C.
(a) Quelle est l’énergie cinétique moyenne d’une molécule ?
(b) Que vaut la vitese quadratique moyenne ?
Exercice 10-34
La vitese quadratique moyenne des molécules d’un gaz prafait de masse moléculaire 32.0 uma est de 400 m/s.
(a) Quelle est l’énergie cinétique moyenne de translation ?
(b) Quelle est la température du gaz ?
Exercice 10-35
Calculer la distance moyenne parcourue en une heure par des molécules d’oxygène en diffu- sion dans l’air. Utiliser la constante de diffusion à TC = 20◦C :DairO2 = 1.8×10−5 m2/s.
Exercice 10-37
Sachant qu’un soluté diffusant dans l’eau parcourt une distance de 1 cm en 6 h, calculer sa constante de diffusion.
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Physique générale Exercices
1ère année Premier Semestre
Série 10 – Moteurs thermiques
Exercice sur la pression osmotique
Un pharmacien dispose d’une solution de chymotrypsinogène à la concentration de 1.553 g/100mL. Il place cette solution d’un côté (A) d’une membrane semi-perméable, le comparti- ment (B) étant rempli d’eau. Il observe à 25 de- grés Celcius une dépression de 157 mm d’eau. En déduire la masse molaire de la protéine de chy- motrypsinogène ? La masse volumique de l’eau est de 1 kg/l.
Exercice 11-17
Un moteur à combustion interne utilise du gaz naturel et de l’air comme substances de tra- vail. La température dans la chambre à com- bustion vaut 2150 K après l’allumage. Pendant la phase d’échappement elle est de 900 K. La différence entre la chaleur absorbée et le travail fourni par le moteur est de 4.6×106 J par se- conde.
(a) Quel est le rendement de Carnot idéal de ce moteur ?
(b) Quelle est la puissance effective de ce mo- teur si son alimentation en chaleur est de 7.9×106 W ?
(c) Quel est le rendement effectif de ce mo- teur ?
Exercice 11-21
Un réfrigérateur évacue de la chaleur à par- tir d’un compartiment de congélation à raison de 100 W. La température du compartiment est de−3◦C. La chaleur est évacuée vers une pièce à 26 ◦C.
(a) Quel est le coefficient de performance maximum du réfrigérateur ?
(b) Si le CPR effectif vaut 4, quelle puis- sance faut-il pour maintenir le comparti- ment congélateur à−3 ◦C ?
Exercice 11-29 P
V
db c
a
Un système évolue de l’état a à l’état c via le cheminabc(voir figure). Pendant cette transfor- mation il absorbe 105 J et il fournit un travail de 4×104 J.
(a) Quelle est la chaleur absorbée dans le cas où le système emprunte le cheminadctout en fournissant un travail de 104J ? (b) Si le système retourne à l’étatavia le che-
min en zigzag ca, le travail fourni est de 2×104 J. Quelle est la chaleur absorbée ou dégagée par le système ?
(c) Sachant queUa = 104 J etUd= 5×104J, calculer la quantité de chaleur absorbée le long des cheminsadetdc.
Exercice 11-35
Afin de produire des cubes de glace dans une cuvette d’eau, il faut lui retirer environ 2×105J de chaleur.
(a) Combien de temps mettra-t-on pour éva- cuer cette chaleur à l’aide d’un réfrigéra- teur de Carnot travaillant entre 270 K et 310 K ? Le réfrigérateur consomme 220 W.
(b) Ce temps est-il comparable avec votre esti- mation du temps nécessaire pour congeler une cuvette d’eau ? Expliquer la différence s’il y en a une.
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