Exercice 1 sur 7
CalculQuel volume (en L) occupe 1,00 mol de gaz parfait à 0 °C sous 1,013 × 105 Pa ? (R = 8,314 J·mol−1·K−1) Arrondis au dixième.
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Exercices : gaz parfait et premier principe de la thermodynamique
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Gaz parfait et premier principe de la thermodynamique — S’entraîner
Feuille d’exercices
Prénom : ……………………………Date : ……………………Score : ……… / 7
Exercice 1
Quel volume (en L) occupe 1,00 mol de gaz parfait à 0 °C sous 1,013 × 105 Pa ? (R = 8,314 J·mol−1·K−1) Arrondis au dixième.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… L
Exercice 2
Quelle énergie (en kJ) faut-il fournir pour chauffer 500 g d’eau de 15 °C à 65 °C ? (c = 4,18 × 103 J·kg−1·K−1) Arrondis à l’unité.
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… kJ
Exercice 3
Un gaz reçoit un travail de 300 J lors d’une compression et cède 120 J au milieu extérieur par transfert thermique. Quelle est la variation de son énergie interne, en J ?
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… J
Exercice 4 — Coche « Vrai » ou « Faux ».
L’énergie interne d’un système isolé reste constante.
VraiFaux
Exercice 5 — Coche la bonne réponse.
Dans quelles conditions le modèle du gaz parfait décrit-il bien un gaz réel ?
- À très haute pression
- À faible pression (faible masse volumique)
- Uniquement pour les liquides
- Seulement à 0 K
Exercice 6
Une résistance chauffante fournit 50 kJ à 2,0 kg d’eau initialement à 20 °C (c = 4,18 × 103 J·kg−1·K−1), sans pertes. Quelle est la température finale de l’eau, en °C (arrondie au dixième) ?
Écris tes calculs :
Réponse : ……………… °C
Exercice 7
En gonflant rapidement un pneu, l’embout de la pompe chauffe. Interprète avec le premier principe, en prenant l’air de la pompe comme système.
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Gaz parfait et premier principe de la thermodynamique — S’entraîner
Corrigé détaillé — pour les parents et les enseignants
Exercice 1
Réponse : 22,4 L
V = , avec T en kelvins.
- T = 273,15 K
- V = ≈ 2,24 × 10−2 m3
- V ≈ 22,4 L
Exercice 2
Réponse : 105 kJ
Pour un liquide (incompressible), Q = ΔU = mcΔT.
- ΔT = 65 − 15 = 50 K
- Q = 0,500 × 4,18 × 103 × 50 = 1,045 × 105 J ≈ 105 kJ
Exercice 3
Réponse : 180 J
ΔU = W + Q, avec les conventions de signe : reçu > 0, cédé < 0.
- W = +300 J ; Q = −120 J
- ΔU = 300 − 120 = 180 J
Exercice 4
Réponse : Vrai
Un système isolé n’échange ni travail ni transfert thermique : W = Q = 0, donc ΔU = 0.
Exercice 5
Réponse : À faible pression (faible masse volumique)
À faible pression, les entités sont éloignées les unes des autres : leur taille et leurs interactions deviennent négligeables, comme le suppose le modèle.
Exercice 6
Réponse : 26 °C
On isole ΔT dans Q = mcΔT.
- ΔT = ≈ 5,98 K
- θf ≈ 20 + 6,0 = 26,0 °C
Exercice 7
Exemple de réponse : Lors d’une compression rapide, l’air reçoit un travail W > 0 des forces de pression exercées par le piston.
La compression étant rapide, le transfert thermique vers l’extérieur n’a pas le temps de se faire : Q ≈ 0.
Premier principe : ΔU = W + Q ≈ W > 0 : l’énergie interne de l’air augmente, sa température aussi. L’air chaud transfère ensuite de l’énergie thermique à l’embout, qui chauffe.On parle de transformation quasi adiabatique (sans transfert thermique) quand elle est trop rapide pour permettre les échanges thermiques.
- W > 0 reçu par l’air.
- Q ≈ 0 pour une transformation rapide.
- ΔU > 0 et élévation de température.
Exercices corrigés : 0 / 7
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Exercice 2 sur 7
CalculQuelle énergie (en kJ) faut-il fournir pour chauffer 500 g d’eau de 15 °C à 65 °C ? (c = 4,18 × 103 J·kg−1·K−1) Arrondis à l’unité.
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 3 sur 7
CalculUn gaz reçoit un travail de 300 J lors d’une compression et cède 120 J au milieu extérieur par transfert thermique. Quelle est la variation de son énergie interne, en J ?
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 4 sur 7
Vrai ou fauxL’énergie interne d’un système isolé reste constante.
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 5 sur 7
QCMDans quelles conditions le modèle du gaz parfait décrit-il bien un gaz réel ?
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 6 sur 7
CalculUne résistance chauffante fournit 50 kJ à 2,0 kg d’eau initialement à 20 °C (c = 4,18 × 103 J·kg−1·K−1), sans pertes. Quelle est la température finale de l’eau, en °C (arrondie au dixième) ?
Aide d’ULU pour cet exerciceExercice 7 sur 7
Question ouverteEn gonflant rapidement un pneu, l’embout de la pompe chauffe. Interprète avec le premier principe, en prenant l’air de la pompe comme système.
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