Physique G´ en´ erale B
12`eme s´erie d’exercices 6 novembre 2012
Entropie,
Changements de phase
1. M´elange glace-eau
Calculez la variaton d’entropie ∆S quand 10 g de glace `a 0◦C sont ajout´es `a 50 g d’eau `a 40◦C dans un syst`eme isol´e. La chaleur latente de fusion de la glace est de 333,46 J/g, la chaleur sp´ecifique de l’eau est de 4,185 J/g.K.
2. Pression partielle de l’eau
On place dans un r´ecipient, maintenu `a 0◦ C et 1 atm, de l’eau liquide et de la glace en ´equilibre. Au dessus de ce m´elange se trouve une phase gazeuse constitu´ee d’air et de vapeur d’eau. Comment lire la pression partielle de vapeur d’eau sur le diagramme de phase de l’eau (reportez-vous au diagramme P-T donn´e au cours) ?
3. Taux d’humidit´e de l’air
Vous ˆetes au ski par une belle journ´ee d’hiver. La neige est abondante, il n’y a pas de vent et il est donc raisonnable de supposer que l’air est en ´equilibre thermodynamique.
La temp´erature est´erieure est de−10◦ C. Quel est le taux d’humidit´e de l’air ? Pourquoi l’air semble-t-il si sec ?
4. Diagramme de phase du dioxyde de Carbone
A partir des donn´ees suivantes, esquissez qualitativement le diagramme de phase du gaz carbonique : point critique `a 31◦ C et 73 atm ; point triple `a −57◦ C et 5,3 atm ; le solide est plus dense que le liquide au point triple.
Indiquez les phases dans les diverses r´egions du diagramme.
5. Bain-marie (cuisine pour tous !)
Un bain-marie est utilis´e en cuisine pour pr´eparer par exemple des sauces qui doivent cuire sans bouillir. Dans une version simplifi´ee de l’exp´erience, on place un r´ecipient contenant de l’eau (qui symbolise la sauce) dans une casserole ´egalement remplie d’eau, le petit r´ecipient n’´etant pas en contact ni avec la flamme, ni avec le fond de la casserole.
On note alors que seule l’eau du r´ecipient ext´erieur bout. Comment expliquer ce r´esultat ? 1
