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Terminale

Physique-Chimie

Physique

Etude d'un système thermodynamique

Exercice

Lors d'une descente, les skis sont soumis à des forces de frottement exercées par la piste.
 
$\quad$. Le transfert d'énergie de la piste sur le système {skis} s'effectue-t-il par travail ou par transfert thermique?
 
$\quad$. Préciser le signe de ce transfert.

On étudie l'échauffement d'une plaquette de frein lors d'un freinage.
 
$\quad$. Proposer un système d'étude et identifier alors le milieu extérieur.
 
$\quad$. Définir l'énergie interne du système.

$\quad$. a. Rappeler l'expression de la masse volumique $\rho$ d'un corps, puis l'exprimer en faisant apparaître la quantité de matière $n$ et la masse molaire $M$ de ce corps.
b. Donner l'expression de la quantité de matière $n$ d'un gaz parfait en fonction des données littérales de l'équation d'état.
 
$\quad$. Exprimer la masse volumique $\rho$ d'un gaz parfait en fonction de sa masse molaire $M$ et des grandeurs de la question 1. b.
 
$\quad$. L'expression de la question 1. b est-elle toujours valide si la pression devient très grande?
 
Donnée :
Équation d'état du gaz parfait: $P \times V=n \times R \times T$.

$\quad$. Exprimer le volume molaire $V_{\mathrm{m}}$ d’un gaz parfait en fonction des données littérales de l'équation d'état.
 
$\quad$. Calculer le volume molaire $V_m$ d'un gaz parfait :
a. dans les conditions normales de température et de pression : $T_{\mathrm{a}}=273 \mathrm{~K}$ et $\mathrm{P}{\mathrm{a}}=1,013 \times 10^5 \mathrm{~Pa}$;
b. dans les conditions standard de température et de pression : $T_{\mathrm{b}}=298 \mathrm{~K}$ et $P_{\mathrm{b}}=1,00 \times 10^5 \mathrm{~Pa}$
 
Données :
 
$\quad$. Équation d'état du gaz parfait: $P \times V=n \times R \times T$.
 
$\quad$. Constante des gaz parfaits : $\mathrm{R}=8,314 \mathrm{~Pa} \cdot \mathrm{m}^3 \cdot \mathrm{mol}^{-1} \cdot \mathrm{K}^{-1}$.