Gaz parfaits et changements d’état
L1 thermodynamique : relier état, transformation et énergie
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Gaz parfait et variables d’état
Relation fondamentale
L’égalité relie pression, volume, quantité de matière et température absolue.
À surveiller
- Variables d’état :
p,V,T,n. - La température s’exprime en kelvins.
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Transformations usuelles
Repères rapides
Transformation
- Isotherme :
Tconstante. - Isobare :
pconstante. - Isochore :
Vconstant.
Idée-clé
- La variable imposée fixe le type.
- Les autres grandeurs évoluent.
Mémo
Pense T-P-V-Q : température, pression, volume, chaleur.
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Changement d’état et phase
Diagramme de phase
Repères de phase
- Changement d’état : solide, liquide, gaz.
- Les domaines de phase dépendent de `T` et `p`.
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Énergie et chaleur latente
Relation utile
La chaleur échangée lors d’un changement d’état est proportionnelle à la masse transformée.
Ce qu’il faut retenir
- La température reste constante pendant le changement d’état.
Lest une chaleur latente massique ou molaire.
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Application rapide
Exemple guidé
On chauffe de l’eau liquide à pression constante jusqu’à vaporisation, sans donnée numérique.
- On identifie une transformation isobare.
- On sépare l’échauffement et le changement d’état.
- Le changement d’état se traite avec la chaleur latente.
Le bilan énergétique comporte une part sensible et une part latente.
Entraînement
- Définir une transformation isotherme.
- Citer les quatre transformations usuelles.
Synthèse
À retenir
pV=nRTrelie les variables d’état du gaz parfait.- Isotherme, isobare, isochore et adiabatique décrivent des contraintes différentes.
- Les diagrammes de phase localisent les états et les coexistences.
- La vapeur saturante et la chaleur latente caractérisent les transitions de phase.