La cocotte-minute

Exercice · niveau 2 · thermodynamique (MPSI), chapitre 1 — Le système thermodynamique : descriptions et variables d'état

Énoncé

Une cocotte-minute est fermée par une soupape : une masse $m$ posée sur un orifice de section $s = 1.0 \times 1 0^{- 5} m^{2}$ ne se soulève que lorsque la pression interne dépasse un seuil ( $P_{atm} = 1.0 \times 1 0^{5} Pa$ ).

Écrire la pression maximale atteinte à l'intérieur en fonction de $m$ .

Quelle masse de soupape pour une pression interne de $1.7 bar$ ?

Pourquoi cela permet-il de « cuire plus vite » ? (le lien précis avec l'ébullition est vu au chapitre 3)

Corrigé

1. La soupape se soulève quand la force pressante équilibre son poids : $P_{max} = P_{atm} + \frac{m g}{s}$ .

2. $\frac{m g}{s} = P - P_{atm} = 0, 7 \times 1 0^{5}$ , d'où $m = \frac{0 , 7 \times 1 0 ^{5} \times 1 , 0 \times 1 0 ^{- 5}}{9 , 81} \approx 71 g$ .

3. La surpression élève la température d'ébullition de l'eau (chapitre 3) : les aliments cuisent à $\approx 12 0^{\circ} C$ au lieu de $10 0^{\circ} C$ , donc bien plus vite.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.