Devoir de physique

[Snow009]

Bonjour, pouvez vous m'aider svp

un cylindre vertical fermé par un piston mobile sans frottement appréciable contient de l'air

a/calculer en kgf/cm2,la pression du gaz sachant que la piston à une section de 0,2dm2 et un poids de 4kgf

si la pression atmosphérique est de 1kgf/cm2

b/la distance de la face inférieure du piston au fond du cylindre étant de 20cm

de combien se deplace le piston qu'on place sur la face supérieure un poids de 2kgf et la température conserve une valeur constante de 15°celsius

c/a quelle température faut il porter la gaz pour que le piston reprenne sa position initiale 

[volcano47]

Bonjour l' Afrique

sur le piston s'exerce (on néglige les frottements) 

- la pression atmosphérique Pa 

-la pression Pg dûe au poids P du piston  

1)On suppose implicitement que le piston est immobile,  à l'équilibre , "posé" sur une couche de gaz (supposé parfait)

Ce qui signifie que la force de pression du gaz dans le cylindre sur la face intérieure du piston équilibre les deux pressions extérieures (qui s'exercent sur l'autre face du piston).

pression atmosphérique Pa donnée 

pression due au poids du piston P_g = P  /S  où P = 4kgf (en fait la masse du piston car on raisonne en unité kgf) 

S est la section ou surface du piston donnée  : 1 dm = 10 cm donc 1 dm² = 100 cm² 

donc, attention les unités ! tu dois faire le calcul : Pgaz = Pa + Pg avec des kg et des cm² pour rester cohérent (résultat demandé en kg /cm²)

2) le volume initial de gaz est V0 = h0 . S (S toujours la même, à convertir en cm² et h0 = 20 cm)

Dans la manip décrite, : état initial P0 (calculée en 1) , volume de l'enceinte V0, état final, pression P1 = P0 +2 (toujours des kgf) et volume V1 <V0 puisqu'en mettant la masse supplémentaire de 2kg, on "appuie" sur le piston. 

Comme le gaz est supposé parfait, PoV0 = P1V1 (=RT pour 1 mole , à la température T constante pendant l'opération selon l'énoncé)

tu en tireras V1 et donc la nouvelle hauteur h1 ( car V1 = S.h1 = P0S h0 /P1, les S se simplifient ) 

3) on chauffe le gaz pour qu'il se dilate et repasse de V1 (donc h1 ) à V0 (h0, l'ancienne valeur) SANS faire varier la pression (pression constante). Tu auras donc 

RT1/V1 = R T3 /V0 car on passe du volume V1 à V0 (volume de départ) ,de T1 = 15 +273 (température de la transformation 2) à T3>T1 (on chauffe ) et tu en tires T3 (la constante R a le bon goût de se simplifier) et t3 en Celsius

 

 

 

[Snow009]

  Le 16/01/2023 à 17:38, volcano47 a dit :

Bonjour l' Afrique

sur le piston s'exerce (on néglige les frottements) 

- la pression atmosphérique Pa 

-la pression Pg dûe au poids P du piston  

1)On suppose implicitement que le piston est immobile,  à l'équilibre , "posé" sur une couche de gaz (supposé parfait)

Ce qui signifie que la force de pression du gaz dans le cylindre sur la face intérieure du piston équilibre les deux pressions extérieures (qui s'exercent sur l'autre face du piston).

pression atmosphérique Pa donnée 

pression due au poids du piston P_g = P  /S  où P = 4kgf (en fait la masse du piston car on raisonne en unité kgf) 

S est la section ou surface du piston donnée  : 1 dm = 10 cm donc 1 dm² = 100 cm² 

donc, attention les unités ! tu dois faire le calcul : Pgaz = Pa + Pg avec des kg et des cm² pour rester cohérent (résultat demandé en kg /cm²)

2) le volume initial de gaz est V0 = h0 . S (S toujours la même, à convertir en cm² et h0 = 20 cm)

Dans la manip décrite, : état initial P0 (calculée en 1) , volume de l'enceinte V0, état final, pression P1 = P0 +2 (toujours des kgf) et volume V1 <V0 puisqu'en mettant la masse supplémentaire de 2kg, on "appuie" sur le piston. 

Comme le gaz est supposé parfait, PoV0 = P1V1 (=RT pour 1 mole , à la température T constante pendant l'opération selon l'énoncé)

tu en tireras V1 et donc la nouvelle hauteur h1 ( car V1 = S.h1 = P0S h0 /P1, les S se simplifient ) 

3) on chauffe le gaz pour qu'il se dilate et repasse de V1 (donc h1 ) à V0 (h0, l'ancienne valeur) SANS faire varier la pression (pression constante). Tu auras donc 

RT1/V1 = R T3 /V0 car on passe du volume V1 à V0 (volume de départ) ,de T1 = 15 +273 (température de la transformation 2) à T3>T1 (on chauffe ) et tu en tires T3 (la constante R a le bon goût de se simplifier) et t3 en Celsius

 

 

 

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Oh wow merci beaucoup, c'est vraiment très gentil de votre part 

Si ça ne vous dérange pas je vais lire et essayer de comprendre, si je ne comprends pas je ferai signe

Encore merci infiniment 

[Snow009]

  Le 16/01/2023 à 17:38, volcano47 a dit :

Bonjour l' Afrique

sur le piston s'exerce (on néglige les frottements) 

- la pression atmosphérique Pa 

-la pression Pg dûe au poids P du piston  

1)On suppose implicitement que le piston est immobile,  à l'équilibre , "posé" sur une couche de gaz (supposé parfait)

Ce qui signifie que la force de pression du gaz dans le cylindre sur la face intérieure du piston équilibre les deux pressions extérieures (qui s'exercent sur l'autre face du piston).

pression atmosphérique Pa donnée 

pression due au poids du piston P_g = P  /S  où P = 4kgf (en fait la masse du piston car on raisonne en unité kgf) 

S est la section ou surface du piston donnée  : 1 dm = 10 cm donc 1 dm² = 100 cm² 

donc, attention les unités ! tu dois faire le calcul : Pgaz = Pa + Pg avec des kg et des cm² pour rester cohérent (résultat demandé en kg /cm²)

2) le volume initial de gaz est V0 = h0 . S (S toujours la même, à convertir en cm² et h0 = 20 cm)

Dans la manip décrite, : état initial P0 (calculée en 1) , volume de l'enceinte V0, état final, pression P1 = P0 +2 (toujours des kgf) et volume V1 <V0 puisqu'en mettant la masse supplémentaire de 2kg, on "appuie" sur le piston. 

Comme le gaz est supposé parfait, PoV0 = P1V1 (=RT pour 1 mole , à la température T constante pendant l'opération selon l'énoncé)

tu en tireras V1 et donc la nouvelle hauteur h1 ( car V1 = S.h1 = P0S h0 /P1, les S se simplifient ) 

3) on chauffe le gaz pour qu'il se dilate et repasse de V1 (donc h1 ) à V0 (h0, l'ancienne valeur) SANS faire varier la pression (pression constante). Tu auras donc 

RT1/V1 = R T3 /V0 car on passe du volume V1 à V0 (volume de départ) ,de T1 = 15 +273 (température de la transformation 2) à T3>T1 (on chauffe ) et tu en tires T3 (la constante R a le bon goût de se simplifier) et t3 en Celsius

 

 

 

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C'est bon j'ai compris mais j'ai 2 questions 

1/Vo ,quelle est sa valeur 4kgf ou non

2/T2,quelle est sa valeur ? Et T3 c'est quoi? 

Et pourquoi RT1/V1

[volcano47]

V0 = volume initial de l'enceinte où se trouve le gaz (sous le piston) c'est le volume du cylindre "qui contient de l'air" donc c'est en cm3 ; les kgf représentent une force qui appuie sur le gaz (en fait la masse du piston puisque une  force s'exprimee en Newton, mais peu importe si on convient comme on a dû le faire dans ton cours que la force s'exprime en kgf avec f pour "force" , restons-y)

Donc la valeur de V0 c'est : V0=h0 S

h0 hauteur intiale du cylindre qui contient l'air quand on est à l'équilibre (état initial =avant d'appuyer sur le piston pour comprimer le gaz)

On te dit que la transformation est à température constante ( isotherme ) donc T2 =T1 mais je n'ai pas employé de terme T2 parcequ'on n'en a pas besoin . On applique la loi des GP PV=RT avec T constant : on passe d'un état (P0,V0,T0) à un état (P1,V1,T1 =T0)

relis bien tout , relis ton cours, et regarde des sites sur ce type de manip en tapant par exemple "compression d'un gaz parfait dans un cylindre" (sur un moteur de recherche) , il y a des dessins et même des cours niveau seconde (ou plus mais bon...) 

Après, , quand on écrit PV= RT, si la pression est constante, c'est que RT/V =constante est utile à utiliser dans le calcul ....

j'écris que ce qu'on fait à la fin de l'exercice (en chauffant ) consiste à

passer de l' état 2 (donc P1, V1,T1) ) à l'état 3 (donc P3=P1,V3 =V0, T3 à déterminer)

c'est P =RT/V qui est constant d'après l'énoncé

J'ai employé la notation T3 parce qu'on passe par une température T3 quand on chauffe

 

[Snow009]

  Le 17/01/2023 à 11:03, volcano47 a dit :

V0 = volume initial de l'enceinte où se trouve le gaz (sous le piston) c'est le volume du cylindre "qui contient de l'air" donc c'est en cm3 ; les kgf représentent une force qui appuie sur le gaz (en fait la masse du piston puisque une  force s'exprimee en Newton, mais peu importe si on convient comme on a dû le faire dans ton cours que la force s'exprime en kgf avec f pour "force" , restons-y)

Donc la valeur de V0 c'est : V0=h0 S

h0 hauteur intiale du cylindre qui contient l'air quand on est à l'équilibre (état initial =avant d'appuyer sur le piston pour comprimer le gaz)

On te dit que la transformation est à température constante ( isotherme ) donc T2 =T1 mais je n'ai pas employé de terme T2 parcequ'on n'en a pas besoin . On applique la loi des GP PV=RT avec T constant : on passe d'un état (P0,V0,T0) à un état (P1,V1,T1 =T0)

relis bien tout , relis ton cours, et regarde des sites sur ce type de manip en tapant par exemple "compression d'un gaz parfait dans un cylindre" (sur un moteur de recherche) , il y a des dessins et même des cours niveau seconde (ou plus mais bon...) 

Après, , quand on écrit PV= RT, si la pression est constante, c'est que RT/V =constante est utile à utiliser dans le calcul ....

j'écris que ce qu'on fait à la fin de l'exercice (en chauffant ) consiste à

passer de l' état 2 (donc P1, V1,T1) ) à l'état 3 (donc P3=P1,V3 =V0, T3 à déterminer)

c'est P =RT/V qui est constant d'après l'énoncé

J'ai employé la notation T3 parce qu'on passe par une température T3 quand on chauffe

 

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Oh je vois plus clairement maintenant, merci infiniment 

Vous êtes un très bon professeur, j'ai bien compris maintenant encore merci

 

 

Mais notre Po=poids initiale c'est 4kgf?

[Snow009]

  Le 17/01/2023 à 11:03, volcano47 a dit :

V0 = volume initial de l'enceinte où se trouve le gaz (sous le piston) c'est le volume du cylindre "qui contient de l'air" donc c'est en cm3 ; les kgf représentent une force qui appuie sur le gaz (en fait la masse du piston puisque une  force s'exprimee en Newton, mais peu importe si on convient comme on a dû le faire dans ton cours que la force s'exprime en kgf avec f pour "force" , restons-y)

Donc la valeur de V0 c'est : V0=h0 S

h0 hauteur intiale du cylindre qui contient l'air quand on est à l'équilibre (état initial =avant d'appuyer sur le piston pour comprimer le gaz)

On te dit que la transformation est à température constante ( isotherme ) donc T2 =T1 mais je n'ai pas employé de terme T2 parcequ'on n'en a pas besoin . On applique la loi des GP PV=RT avec T constant : on passe d'un état (P0,V0,T0) à un état (P1,V1,T1 =T0)

relis bien tout , relis ton cours, et regarde des sites sur ce type de manip en tapant par exemple "compression d'un gaz parfait dans un cylindre" (sur un moteur de recherche) , il y a des dessins et même des cours niveau seconde (ou plus mais bon...) 

Après, , quand on écrit PV= RT, si la pression est constante, c'est que RT/V =constante est utile à utiliser dans le calcul ....

j'écris que ce qu'on fait à la fin de l'exercice (en chauffant ) consiste à

passer de l' état 2 (donc P1, V1,T1) ) à l'état 3 (donc P3=P1,V3 =V0, T3 à déterminer)

c'est P =RT/V qui est constant d'après l'énoncé

J'ai employé la notation T3 parce qu'on passe par une température T3 quand on chauffe

 

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Encore pardon pardon pardon de vous déranger mais je ne comprends pas le principe de T3(P3=P1) et (V3=V0)

[volcano47]

😬 !

  P0 dans ma notation ( "on passe d'un état (P0,V0,T0) à un état (P1,V1,T1 ) " ) c'est la pression qui intervient dans la relation des gaz parfaits PV= RT (voir cours et aussi les sites que j'ai indiqués sur internet) . Il se trouve que Poids et Pression , ça commence par P mais c'est un hasard !

En fait, tu verras en première que le kg , c'est une unité de masse ; mais ici, au niveau seconde,  on assimile la force à la masse et on prend l'unité kgf ; si tu préfères , une MASSE de 1 kg, sur terre exerce sur un support quelconque (sur ton bras si tu la portes)  une force de 1 kgf (f pour "force" ) et donc de 9,81 newtons.

Sur la Lune ce serait la même masse mais elle exercerait une force - de mémoire- 5 à 6 fois plus petite. C'est en première qu'on te parlera de l'accélération de la pesanteur etc...

Cette force s'exerce sur une surface S qui est celle du piston donc la PRESSION qui s'exerce est, par définition de la pression,  la force due à la masse de 4kg PAR UNITE DE SURFACE , d'où le terme que j'ai noté Pg= P/S qui signifie :

pression due à la masse de 4 kg posée sur le piston = force (ici en kgf) / surface -ou "section"- du piston (en cm²)

(et on traite tout en kgf/cm² , peut importe du moment qu'on est cohérent)

revois la définition de la pression (=force/surface). Pour te souvenir de ce que c'est physiquement : sur la neige, on emploie des skis ou des raquettes pour augmenter la surface sur le sol donc diminuer la pression et ainsi, ne pas s'enfoncer ! (mais c'est vrai que la neige, à Kinsasha....)

 

 

[Snow009]

  Le 17/01/2023 à 12:30, volcano47 a dit :

😬 !

  P0 dans ma notation ( "on passe d'un état (P0,V0,T0) à un état (P1,V1,T1 ) " ) c'est la pression qui intervient dans la relation des gaz parfaits PV= RT (voir cours et aussi les sites que j'ai indiqués sur internet) . Il se trouve que Poids et Pression , ça commence par P mais c'est un hasard !

En fait, tu verras en première que le kg , c'est une unité de masse ; mais ici, au niveau seconde,  on assimile la force à la masse et on prend l'unité kgf ; si tu préfères , une MASSE de 1 kg, sur terre exerce sur un support quelconque (sur ton bras si tu la portes)  une force de 1 kgf (f pour "force" ) et donc de 9,81 newtons.

Sur la Lune ce serait la même masse mais elle exercerait une force - de mémoire- 5 à 6 fois plus petite. C'est en première qu'on te parlera de l'accélération de la pesanteur etc...

Cette force s'exerce sur une surface S qui est celle du piston donc la PRESSION qui s'exerce est, par définition de la pression,  la force due à la masse de 4kg PAR UNITE DE SURFACE , d'où le terme que j'ai noté Pg= P/S qui signifie :

pression due à la masse de 4 kg posée sur le piston = force (ici en kgf) / surface -ou "section"- du piston (en cm²)

(et on traite tout en kgf/cm² , peut importe du moment qu'on est cohérent)

revois la définition de la pression (=force/surface). Pour te souvenir de ce que c'est physiquement : sur la neige, on emploie des skis ou des raquettes pour augmenter la surface sur le sol donc diminuer la pression et ainsi, ne pas s'enfoncer ! (mais c'est vrai que la neige, à Kinsasha....)

 

 

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Ooh voilà ce qui me manqué,merci infiniment et désolé de vous avoir déranger avec ça 

 

[Snow009]

  Le 16/01/2023 à 20:31, Snow009 a dit :

Oh wow merci beaucoup, c'est vraiment très gentil de votre part 

Si ça ne vous dérange pas je vais lire et essayer de comprendre, si je ne comprends pas je ferai signe

Encore merci infiniment 

Expand  

Excusez moi de déranger mais on essayant de comprendre, j'ai vu que vous aviez additionné des pression 

Est ce possible ?

P1=P0+2

[Black Jack]

  Le 17/01/2023 à 14:46, Snow009 a dit :

Excusez moi de déranger mais on essayant de comprendre, j'ai vu que vous aviez additionné des pression 

Est ce possible ?

P1=P0+2

Expand  

Bonjour,

Il y a un soucis, je pense, avec la relation P1=P0+2

Quand on met le poids de 2 kgf sur le piston, la pression dans le cylindre augmente de 2 kgf/S, avec S la section du piston en cm²

Or S = 0,2 dm², soit 20 cm² --> la pression dans le cylindre augmente de 2/20 = 0,1 kgf/cm²

Et donc P1 = P0 + 0,1  (en kgf/cm²)

P0 étant la pression dans le cylindre avant de mettre le poids de 2 kgf en place (donc P0 = Patmos + Poids du piston/S = 1 + 4/20 = 1,2 kgf/cm²)

...

Sauf distraction.

 

 

 

 

 

 

 

 

[volcano47]

ben tiens ! les pressions sont des grandeurs comme les masses, les longueurs etc....Je ne sais pas si tu a déjà vu les vecteurs ; eux, représentent des grandeurs ayant une direction comme les forces, les vitessses et ne s'additionnent pas de la même façon.

Mais de même que 1 kg de patates + 1 kg de patates = 2kg de patates, on peut écrire P1 = P0 +2

oui , oui Black jack tu as 100 fois raison ! en voulant aller vite....la formule correcte est P1 = P0 +2/S , c'est à dire pression = pression + pression , on ne peut additionner que des grandeurs de même nature.

merci Black Jacj de m'éviter d'induire notre "cliente " en erreur.

 

[Snow009]

Voilà, je vous remercie infiniment de m'avoir aidé mais vraiment 

Je suis nulle en physique et je n'ai pas de prof particulier pour m'aider à comprendre 

Voilà, je vous remercie infiniment de m'avoir aidé mais vraiment 

Je suis nulle en physique et je n'ai pas de prof particulier pour m'aider à comp

[Snow009]

  Le 17/01/2023 à 16:50, volcano47 a dit :

ben tiens ! les pressions sont des grandeurs comme les masses, les longueurs etc....Je ne sais pas si tu a déjà vu les vecteurs ; eux, représentent des grandeurs ayant une direction comme les forces, les vitessses et ne s'additionnent pas de la même façon.

Mais de même que 1 kg de patates + 1 kg de patates = 2kg de patates, on peut écrire P1 = P0 +2

oui , oui Black jack tu as 100 fois raison ! en voulant aller vite....la formule correcte est P1 = P0 +2/S , c'est à dire pression = pression + pression , on ne peut additionner que des grandeurs de même nature.

merci Black Jacj de m'éviter d'induire notre "cliente " en erreur.

 

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Connaissez vous des sites où forums qui donne des cours de physique gratuite ?

  Le 17/01/2023 à 16:50, Black Jack a dit :

Bonjour,

Il y a un soucis, je pense, avec la relation P1=P0+2

Quand on met le poids de 2 kgf sur le piston, la pression dans le cylindre augmente de 2 kgf/S, avec S la section du piston en cm²

Or S = 0,2 dm², soit 20 cm² --> la pression dans le cylindre augmente de 2/20 = 0,1 kgf/cm²

Et donc P1 = P0 + 0,1  (en kgf/cm²)

P0 étant la pression dans le cylindre avant de mettre le poids de 2 kgf en place (donc P0 = Patmos + Poids du piston/S = 1 + 4/20 = 1,2 kgf/cm²)

...

Sauf distraction.

 

 

 

 

 

 

 

 

Expand  

Connaissez vous des sites pour des cours particuliers en physique ?

[volcano47]

ma réponse à Black jack s'est mélangée avec une autre : je le redis à snow009, bien sûr Black jack a raison, c'est 2/S qui représente une pression (force divisée par surface , donc dans notre cas kg/cm² comme l'unité utilisée pour la pression des pneus) 

[Snow009]

  Le 18/01/2023 à 12:13, volcano47 a dit :

ma réponse à Black jack s'est mélangée avec une autre : je le redis à snow009, bien sûr Black jack a raison, c'est 2/S qui représente une pression (force divisée par surface , donc dans notre cas kg/cm² comme l'unité utilisée pour la pression des pneus) 

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Oui merci beaucoup 

J'aurais une question, connaissez vous des sites où je pourrais avoir des cours physique et des exercices ?

[volcano47]

J'ai écris ceci, plus haut : 

"relis ton cours, et regarde des sites sur ce type de manip en tapant par exemple "compression d'un gaz parfait dans un cylindre" (sur un moteur de recherche) , il y a des dessins  et même des cours niveau seconde (ou plus mais bon...) "

Je le maintiens : utilise un moteur comme Google (ou un autre !) et tape les mots clefs que j'ai indiqués

 Internet permet aussi d'avoir accès à des cours du niveau seconde (et autres) sur tous les sujets en physique, en maths etc...l'avantage c'est qu'il y a des schémas, qu'on peut y revenir quand on veut. Tu peux aussi aller sur Wikipedia , ça va des définitions de base au niveau fac.