Exercices corrigés — Expression différentielle des principes ; potentiel chimique (thermodynamique et machines thermiques (PT))

14 exercices avec corrigé rédigé, du plus simple au plus exigeant.

A. Échelle mésoscopique et transformations infinitésimales

• Le ballon d'eau chaude stratifié : découper pour sommer, et ce que coûte un brassage Exercice de TD

B. Les deux principes sous forme différentielle

• La sonde dans un four programmé : un retard, une équation différentielle, et une entropie créée qui s'évanouit avec la lenteur Exercice de TD
• La compression dans un cylindre de moteur Diesel : une loi polytropique tirée du premier principe, jugée par le second Exercice de TD

D. Identités pour un système de composition variable

• Le ballon de baudruche à l'hélium : ce que $T$, $p$ et $\mu$ égalisent, chacun pour son compte Exercice de TD

E. Critère d'évolution : $G$ comme potentiel thermodynamique

• Graphite ou diamant : quinze mille bars pour renverser le signe de $\Delta \mu$ Exercice de TD

F. Expression du potentiel chimique selon l'état physique

• Capturer le dioxyde de carbone : le travail minimal d'une séparation Exercice de TD

G. Formulations massiques et molaires

• Problème : l'air qui monte se refroidit, le gradient adiabatique de l'atmosphère Exercice de TD

• Du principe à l'équation différentielle : une tasse de café qui refroidit Application directe du cours
• Identité pour $G$ Application directe du cours
• $G$ minimal à l'équilibre Application directe du cours
• Potentiel chimique et compression d'un gaz Application directe du cours
• Complément (hors programme PT) — Le potentiel chimique du gaz parfait tiré de l'identité Application directe du cours
• Identité massique et corps pur diphasé Application directe du cours
• Massique versus molaire Application directe du cours

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