D1 et D2 (Description d'un système thermodynamique)

Remarque : Attention, savoir répondre correctement à ce quiz est nécessaire mais n’est en rien suffisant ! S’entraîner à résoudre les exercices vus en TD, ainsi que la connaissance en profondeur du cours (définitions, démonstrations, remarques…) est évidemment indispensable.

[rapid_quiz question= »Un système fermé n’échange pas d’énergie avec le milieu extérieur. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Ne pas confondre système fermé et système isolé. Un système fermé n’échange pas de matière, mais il peut échanger de l’énergie avec l’extérieur. »]
[rapid_quiz question= »Un système fermé n’échange pas de matière. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= » »]
[rapid_quiz question= »La densité particulaire

    \[n^*\]

est une grandeur intensive. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »Vrai, puisque c’est le rapport de deux grandeux extensives : le nombre de particules sur le volume. De plus, il est clair que si l’on casse en deux un système thermodynamique de densité particulaire

    \[n^*\]

, chacun des deux systèmes aura encore une densité particulaire

    \[n^*\]

. »]
[rapid_quiz question= »La masse volumique

    \[\\rho\]

est une grandeur extensive. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »La masse volumique est intensive, puisque c’est le rapport de deux grandeurs extensives : la masse sur le volume. De plus, il est clair que si l’on casse en deux un système thermodynamique de masse volumique

    \[\\rho\]

, chacun des deux systèmes sera encore de masse volumique

    \[\\rho\]

. »]
[rapid_quiz question= »Dans le modèle du gaz parfait, les molécules sont traitées comme des sphères de rayons identiques. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Dans le modèle du gaz parfait, l’une des hypotyhèses est que l’on considère les particules du gaz comme ponctuelles ! (Remarque : il existe un autre modèle de gaz : le gaz de Van der Waals, dans lequel on prend en compte le volume propre occupé par les particules.) »]
[rapid_quiz question= »Le modèle du gaz parfait permet de décrire correctement les gaz réels aux basses pressions. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »Les basses pressions sont effectivement favorables à un comportement de type gaz parfait, car les distances inter-particules augmentent. Ainsi cela diminue fortement les interactions entre particules (ce qui est une des hypothèses du modèle du gaz parfait), et de plus cela légitime également le fait de povoir les considérer comme ponctuelles. »]
[rapid_quiz question= »La pression est homogène à une énergie par unité de volume. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »Une pression est une force par unité de surface. Une énergie est homogène à une force fois une longueur (penser à la définition du travail d’une force). Un volume est une surface fois une longueur. Donc effectivement une pression est homogène à une énergie par unité de volume. »]
[rapid_quiz question= »La température traduit l’énergie cinétique microscopique d’un système. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »On l’a vu en cours, la température est une mesure à l’échelle macroscopique de l’agitation thermique des particules à l’échelle microscopique. Dans le modèle du gaz parfait monoatomique, on a montré que la température cinétique est directement liée à cette vitesse d’agitation thermique :

    \[T = \\frac{m\\left(v^*\\right)^2}{3k_B}\]

. »]
[rapid_quiz question= »Pour un gaz parfait, l’énergie potentielle microscopique est nulle. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »C’est vrai, puisque dans le modèle du gaz parfait on néglige les interactions électromagnétiques entre les particules. La seule énergie est l’énergie cinétique (liée à l’agitation thermique). C’est ce qui définit l’énergie interne du gaz parfait :

    \[U = \\sum\\limits_{\\substack{i=1}}^{N}{{\\mathcal E}_{c,i}}\]

l’énergie interne d’un gaz parfait est la somme des énergies cinétiques de chaque particule. »]
[rapid_quiz question= »Le libre parcours moyen est plus grand dans un gaz que dans un liquide. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »Les ordres de grandeurs du libre parcours moyen dans un gaz et dans un liquide, que l’on a obtenus en cours, sont à avoir en tête. »]
[rapid_quiz question= »La pression cinétique

    \[P=\\frac{1}{3} m n^* \\left(v^*\\right)^2\]

est proportionnelle à la masse, elle est donc extensive. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Attention au piège :

    \[m\]

est la masse d’1 particule ! La pression d’un gaz parfait monoatomique n’est donc pas proportionnelle à la masse du système (qui est extensive), mais à la masse de chaque particule (intensive, car elle ne dépend pas de l’étendue du système). »]