Capacités thermiques d'un gaz parfait, concours Ecole Nationale de l'Aviation Civile 2025.

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On considère n moles d'un gaz parfait décrivant le cycle :
A --> B : compression isochore de volume VA.
B --> C : détente isotherme à la température TB = TC.
C --> A : compression isobare à la pression PC = PA.
Température à l'état A : TA ; volume à l'état C : VC.
DT = TC-TA ;
DV = VC-VA ;

19. Quelle est la variation d'énergie interne du gaz lors de la transformation A --> B ?
DUAB =CV(TB-TA)= CV(TC-TA)=CV DT.
  Réponse C.

20. Quel est le travail WBC reçu par le gaz lors de la transformation B--> C ?
Les transformations étant supposées réversibles  ( quasi-statiques) : P = Pext.

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Réponse A.

21. Exprimer le travail précédent en fonction de PA, VA, TA, DT et DV.
VC= DV+VA ; VC / VA = 1+
DV / VA ;
nRTC =PCVC
PAVC  car C--> A est une isobare.
nRTC =PA VA VC / VA ;
TA / VA = PA / (nR) =
PC / (nR) =TC / VC =(DT+TA) / TA =1+DT / TA.
WBC= -PA VA(1+
DT / TA) ln(1+DV / VA).
Réponse B.

22. Que vaut le transfert thermique QBC reçu par le gaz lors de la transformation BC ?
On note DUBC la variation d'énergie interne du gaz au cours de cette transformation.
La transformation B --> C est isotherme : DUBC = 0.
QBC+WBC = 0.

Réponse B.

23. Exprimer QCA et WCA lors de la transformation CA.
La transformation C --> A est isobare.
QCA = DHCA = CP(TA-TC)= -
CPDT.

Réponses B et C.

24. Déterminer l'expression de DV/ DT en fonction de VA et TA puis en écrivant le bilan d'énergie interne sur le cycle, en déduire la relation entre CP et CV.
DV / VA = VC / VA-1  ;
DT / TA = TC / TA-1  =VC / VA-1=DV / VA.
DV / DT =VA/ TA.
Relation entre les capacités thermiques d'un gaz parfait  : CP-CV = nR ( relation de Mayer)
CP-CV =PAVA / TA =PADV / DT.
Réponses B et C.





  
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