Variables d'état : pression, volume, température en Terminale
Variables d'état : pression, volume, température, c'est une notion de physique-chimie du chapitre « Gaz parfait, premier principe, transferts thermiques », au programme de Terminale. Voici le cours, un exemple et de quoi t'entraîner.
Variables d'état : pression, volume, température : le cours
Les variables d'état décrivent l'état d'un gaz à un moment donné. La pression (P) est la force pressante exercée par les molécules sur les parois, rapportée à l'unité de surface ($P = \frac{F}{S}$, en Pa) ; le volume (V) est l'espace occupé ; la température thermodynamique (T, en kelvins) mesure l'agitation des molécules : T(K) = θ(°C) + 273,15. La masse volumique (ρ) est la masse de gaz par unité de volume : $ρ = \frac{m}{V}$, en kg·m⁻³.
Exemple
Quand tu gonfles un ballon de basket, tu augmentes la pression à l'intérieur, le volume change, et si tu le laisses au soleil, la température monte et le ballon devient plus gonflé.
À retenir
Avec la quantité de matière n, ces variables (P, V, T et n) caractérisent l'état d'un gaz à un instant donné.
S'entraîner sur variables d'état : pression, volume, température
Fais l'exercice, puis demande au tuteur de te corriger pas à pas.
Exercice 1
Un récipient contient 0,5 mol d'air à température ambiante (T = 298 K) et pression atmosphérique (P = 101 325 Pa). Calcule le volume occupé par cet air. Données : R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Une bouilloire contient 1,5 kg d'eau à 20 °C, que l'on veut porter à 100 °C. L'eau est un système incompressible qui ne reçoit pas de travail ; sa capacité thermique massique vaut c = 4 180 J·kg⁻¹·K⁻¹. a) Calcule la capacité thermique C de cette eau. b) Calcule la variation de son énergie interne et le transfert thermique Q qu'elle doit recevoir. c) L'eau reçoit un flux thermique constant Φ = 2 000 W : quelle est la durée du chauffage ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →Cette notion fait partie du chapitre Gaz parfait, premier principe, transferts thermiques (Physique-Chimie Terminale).
Autres notions de ce chapitre
- Quantité de matière et mole
- Équation d'état du gaz parfait
- Énergie interne d'un système
- Premier principe et variation d'énergie interne
- Transfert thermique et chaleur
- Conduction thermique
- Convection thermique
- Rayonnement thermique
- Flux thermique et résistance thermique
- Loi de Newton : système au contact d'un thermostat