Corrigé du Devoir surveillé de Chimie 2 – EPSTT (15 Mars 2016)

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Corrigé du Devoir surveillé de Chimie 2 – EPSTT (15 Mars 2016)

Partie A : 10 points

1. Étape 0 → 1 : Admission du mélange air + essence à pression constante ………….

Étape 1 → 2 : Compression adiabatique……….

Étape 2 → 3 : Combustion du mélange à volume constant………

Étape 3 → 4 : Détente adiabatique avec production du travail………..

Étape 4 → 1 : Baisse de pression à volume constant suite à l’ouverture de la soupape d’échappement ………

Étape 1 → 0 : Échappement des gaz de combustion et autres………

2×0,25 0,25 2×0,25 2×0,25 3×0,25 0,25 2. 1^er temps : admission ; 2^èmetemps : compression ; 3^èmetemps : combustion, détente

4^èmetemps : échappement………... 5×0,25 3. a. η = Qcycle /Qcombustion

Qcycle = Q1→2 + Q2→3 + Q3→4 + Q4→1

Q1→2 = Q3→4 = 0 (transformations adiabatiques) ………..

 Qcycle = Q2→3 + Q4→1 ...

η = (Q2→3 + Q4→1) / Q2→3 = 1 + Q4→1 / Q2→3 ………...

W2→3 = W4→1 = 0 (transformations isochores) ……….

 Qi→f= ΔUi→f ………...

Q2→3 = n Cm,V(T3 – T2) et Q4→1 = n Cm,V(T1 – T4) ……….

η = 1 + (T1 – T4)/ (T3 – T2) = 1 + [T1(T1/ T1 – T4/ T1) / T2(T3/ T2 – T2/ T2)]

= 1 + [T1(1– T4/ T1) / T2(T3/ T2 – 1)] = 1 - [T1(1– T4/ T1) / T2(1– T3/ T2)]………….

b. Les transformations 1→2 et 3→4 adiabatiques  T V^γ-1 = constante………..

T4 V4γ-1 = T3 V3γ-1 et T1 V1γ-1 = T2 V2γ-1 ………...

T4 V4γ-1 / T1 V1γ-1 = T3 V3γ-1 / T2 V2γ-1 ……….

V4 = V1 et V3 = V2 (isochores) ………

 T4 / T1 = T3 / T2 ……….

c. η = 1 - T1 / T2 ………...

T1 V1γ-1 = T2 V2γ-1  T1 / T2 = (V2/V1)^γ-1 = (1/α)^γ-1 ………

η = 1 – (1 / α^γ-1) = 0,51 (51%)………...

2×0,25 0,25 0,25 2×0,25 0,25 2×0,25 4×0,25 0,25 2×0,25 0,25 2×0,25 0,25 0,25 0,25 2×0,25 Partie B : 4 points

1. a. Qcombustion = 4×35,5×10⁶ = 142×10⁶ J ……….

│Wfourni│= η × Qcombustion = 0,35×142×10⁶ = 49,7×10⁶ J ……….

b. Pm = 49,7×10⁶ / 3600 ……….

Pm = 13,8×10³ W = 13,8 kW ………...

2. a. Le moteur effectue 2 tours par cycle thermodynamique ………

Nombre de tours /mn = 3000  nombre de cycles = 3000/2 = 1500 (par minute)…..

b. Durée d’un cycle = 60/1500 = 0,04 seconde ……….

c. vitesse du véhicule : 120 km/h , soit 120000 m / 3600 s

Distance parcourue pendant un cycle : 0,04×120000/3600 = 1,33 m ………

3. Cylindrée = (V1 – V2)NC = 4 (600-600/6) = 2000 ml ………

Cylindrée : 2 L  chiffre : 2.0 ……….

2×0,25 2×0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 2×0,25 2×0,25 2×0,25 0,25

Partie C : 6 points

1. Enceinte calorifugée : il n’y a pas d’échange de chaleur avec l’extérieur …………



Q

reçue (par l’eau)

+ Q

fournie(par l’aluminium)

= 0 ……….

Q

reçue

= m

2

c

eau

(θ

eq

-θ

2

) et Q

fournie

= m

1

c

Al

(θ

eq

-θ

1

)……….

θ

eq

= (m

1

c

Al

θ

1

+ m

2

c

eau

θ

2

) / (m

1

c

Al

+ m

2

c

eau)

………..

θ

eq

= 87,07°C ………..

2. θ’

eq

= (m

3

c

fonte

θ

1

+ m

2

c

eau

θ

2

) / (m

3

c

fonte

+ m

2

c

eau)

………..

θ’

eq

= 63,71°C………..

3. La fonte conviendrait mieux que l’aluminium………

Pour la même quantité d’eau utilisée, le bloc moteur en fonte se refroidit mieux que celui en aluminium de même masse (θ’

eq

< θ

eq

), ce qui lui permet de mieux résister aux phénomènes de réchauffement……….

0,25 0,25

2×0,5 0,25 1 0,25 1 1

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