Objectif du Plan d'études romand (PER)
GYM PAM 2 — Option spécifique : physique et applications des mathématiques.
Aperçu des questions
1Un gaz reçoit Q = 500 J de chaleur ; simultanément, l'extérieur exerce sur lui un travail de compression W = 200 J. Quelle est la variation d'énergie interne Δ U (en J) ?
Réponse chiffrée à écrire.
2En thermodynamique, à quoi correspond l'énergie interne U d'un gaz ?
La somme des énergies cinétiques et potentielles microscopiques de ses particulesL'énergie cinétique du récipient qui le contientLa chaleur totale « stockée » dans le gazLe travail que le gaz peut fournir à l'extérieur
3On chauffe 0,5 kg d'eau (capacité thermique massique c = 4180 J·kg⁻¹·K⁻¹) de 20 °C à 30 °C. Quelle quantité de chaleur Q faut-il fournir (en J) ?
Réponse chiffrée à écrire.
4Lors d'une transformation isotherme d'un gaz parfait, l'énergie interne reste constante, donc toute la chaleur reçue est convertie en travail fourni au milieu extérieur.
VraiFaux
5Quelle est la caractéristique d'une transformation adiabatique ?
Aucun échange de chaleur avec l'extérieur (Q = 0)La température reste constanteLa pression reste constanteLe volume reste constant
6Un gaz se détend à pression constante p = 1,0×10⁵ Pa ; son volume passe de 2,0 L à 5,0 L. Quelle est la valeur absolue du travail échangé |W| (en J) ?
Réponse chiffrée à écrire.
7Le rendement d'un moteur thermique est défini par eta = W/Qchₐud. Que représentent W et Qchₐud ?
Le travail utile fourni et la chaleur reçue de la source chaudeLa chaleur cédée au froid et le travail perdu par frottementLa chaleur reçue et la chaleur cédée à la source froideLe travail total et l'énergie interne du moteur
8À chaque cycle, un moteur reçoit Qchₐud = 800 J de la source chaude et rejette Qfroid = 600 J à la source froide. Quel est son rendement (en %) ?
Réponse chiffrée à écrire.
9Un moteur thermique cyclique fonctionnant entre deux sources de température différentes peut atteindre un rendement de 100 % s'il est parfaitement construit.
VraiFaux
10Sans aucun apport extérieur d'énergie, dans quel sens la chaleur se transfère-t-elle spontanément ?
Toujours du corps chaud vers le corps froidToujours du corps froid vers le corps chaudDu plus petit corps vers le plus grandDans les deux sens, jusqu'à l'égalité des températures
11Lorsqu'un glaçon fond dans un verre d'eau tiède, l'entropie totale du système augmente et le processus est irréversible.
VraiFaux
12Classe chaque situation selon qu'elle est autorisée ou interdite par le deuxième principe de la thermodynamique.
Catégories :
Autorisé (spontané ou possible)Interdit par le deuxième principe
Éléments à classer :
L'entropie d'un système isolé diminue toute seuleL'entropie de l'univers augmente au cours d'un processus réelLa chaleur passe d'un objet chaud à un objet froidLa chaleur passe spontanément d'un objet froid à un objet chaudUn moteur convertit une partie de la chaleur reçue en travailUn moteur cyclique transforme toute la chaleur reçue en travail
13Quatre moteurs idéaux fonctionnent entre les températures indiquées. Range-les du RENDEMENT LE PLUS FAIBLE au plus élevé (rendement de Carnot eta = 1 - Tfroid/Tchₐud).
À remettre dans le bon ordre :
Source chaude 400 K, source froide 300 KSource chaude 500 K, source froide 300 KSource chaude 600 K, source froide 400 KSource chaude 800 K, source froide 300 K
14Un élève écrit : « Le gaz reçoit 300 J de chaleur et fournit 500 J de travail à l'extérieur, donc son énergie interne augmente de 800 J. » Où est l'erreur ?
Le travail fourni compte négativement : Δ U = 300 - 500 = -200 J, l'énergie interne diminueIl faut additionner : Δ U = 300 + 500 = 800 J, le raisonnement est justeLa chaleur reçue doit être comptée négativement dans le bilanL'énergie interne ne dépend que du travail, pas de la chaleur
Les bonnes réponses se découvrent en jouant le Kwiiz.
