L’énergie: conversions et transferts: Décrire un système thermodynamique: exemple du modèle du gaz parfait

« Chapitre 6 Cours Term Spécialité 2020 L’énergie : conversions et transferts A.

Décrire un système thermodynamique : exemple du modèle du gaz parfait La thermodynamique est la science qui traite des échanges et conversions d’énergie entre systèmes contenant un grand nombre d’entités ( de l’ordre de grandeur de la mole).

Un système thermodynamique est un ensemble d’entités (particules, atomes, ions, molécules).

Un gaz est constitué de molécules de très petites dimensions par rapport à la distance moyenne entre elles.

Les molécules d’un gaz à l’équilibre ont un mouvement très rapide et se déplacent en ligne droite dans toutes les directions : c’est l’agitation thermique . Pour décrire un gaz, on utilise des grandeurs macroscopiques .

Chaque grandeur macroscopique traduit des propriétés des molécules à l’échelle microscopique.

Ces grandeurs macroscopiques sont : - la pression P du gaz , exprimé en Pascal (Pa) Rappel : La pression P est liée à la masse des molécules et à leur vitesse. - la température thermodynamique du gaz, exprimée en Kelvin (K).

La température est liée à l’énergie cinétique microscopique des molécules.

Remarque : Quand les molécules sont au repos (elles ne possèdent plus d’énergie cinétique), la température correspondante est le zéro absolu, c’est-à-dire T = 0K. Echelle de température, T = 0 K corresponde à  = –273°C. D’où T(K) = θ (°C) + 273,15 et θ (°C) = T(K) – 273,15 - le volume occupé par le gaz , exprimé en mètre cube m 3 . - la quantité de matière du gaz, exprimé en mole. Remarque : une autre grandeur macroscopique utile pour décrire un gaz est la masse volumique ρ, exprimée en kilogramme par mètre cube (kg.m 3 ).

La masse volumique du gaz est une mesure de la masse des molécules par unité de volume.

La masse volumique renseigne sur la distance entre les particules microscopiques (donnée importante puisque, contrairement aux états solide et liquide, l’état gazeux est un état dispersé).

1) Le modèle du gaz parfait a.

Définition Le modèle du gaz parfait repose sur les hypothèses suivantes : - Les molécules constituant le gaz sont assimilées à des points matériels ( on néglige le volume des molécules) et sont animées de mouvements rectilignes uniformes entre deux chocs.. »