Transformations de gaz: exercices résolus.

On sait que les transformations gazeuses peuvent être :
isochore

Transformation dans laquelle le volume de gaz reste constant.

isotherme
Transformation dans laquelle la température reste constante.

Isobare
Transformation dans laquelle la pression reste constante.

Voyons maintenant quelques applications de ces équations dans les exercices :
1) (FUVEST - SP) Un récipient indéformable et hermétiquement fermé contient 10 litres d'un gaz parfait à 30°C, supportant une pression de 2 atmosphères. La température du gaz est augmentée jusqu'à atteindre 60°C.
a) Calculez la pression finale du gaz.
b) Trace le graphique de la pression en fonction de la température de la transformation décrite.
Solution:
Lettre a)
Considérant que le volume de gaz est constant, la transformation est isochore.
Ainsi,

En substituant les valeurs fournies par le problème dans l'équation de transformation isochore, on a :

Ainsi, nous pouvons conclure que la pression et la température sont des quantités directement proportionnelles.
La lettre B)

À partir de la résolution de l'élément précédent, nous pouvons esquisser le graphique de la pression en fonction de la température (pression x température).

2) (FAAP - SP) A 27º C, un gaz parfait occupe 500 cm3. Quel volume occupera-t-il à -73º C, la transformation étant isobare ?
Il est connu que:
T₁ = 27º C = 300 K
T₂ = -73°C = 200K
V₁ = 500cm³
V₂ = ?
A partir de la transformation isobare, il faut :
, Donc:

On peut conclure que, pour la transformation isobare, le volume et la température sont directement proportionnels.
3) (UNIMEP - SP) 15 litres d'une masse gazeuse donnée sont à une pression de 8,0 atm et à une température de 30°C. Lors d'une détente isotherme, son volume devient de 20 litres. Quelle sera la nouvelle pression de gaz ?
De la déclaration, nous avons:
V₁ = 15 litres
V₂ = 20 litres
P₁ = 8,0 atm
P₂ = ?
T = 30º C = 303 K (TEMPÉRATURE CONSTANTE)
En utilisant l'équation de transformation isotherme, on a :

Selon la transformation isotherme, la pression et le volume, dans une transformation gazeuse, sont des quantités inversement proportionnelles.
*Remarque: Pour résoudre des problèmes impliquant des transformations de gaz, il faut TOUJOURS utiliser la température en échelle absolue (Kelvin).

Par Kléber Cavalcante
Diplômé en Physique
Équipe scolaire du Brésil

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Transformations gazeuses
Voyez comment chacune des transformations a lieu.

Thermologie - La physique - École du Brésil

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/transformacoes-gasosas-exercicios-resolvidos.htm