Définition Un gaz parfait est un fluide idéal qui satisfait à l'équation d'état p., ou encore c'est un gaz qui obéit rigoureusement aux trois lois. MARIOTTE, GAY et CHARLES. On désigne par 'v' le volume d'une unité de masse, de gaz parfait et par 'Vm' le volume molaire d'un gaz parfait avec: 1 mole =6, 023. 1023 Molécules = A (nombre d'Avogadro). On considère une masse gazeuse occupant le volume V sous la pression P et la température T. Loi de MARIOTTE. Enoncé de la loi: A température constante, le produit de la pression d'une masse gazeuse par son volume est constant (cette loi est d'origine expérimentale) Sous faibles pressions, tous les gaz se comportent de la même manière quelque soit leur nature. Par définition, un gaz parfait sera un gaz pour lequel, P. V = Cte loi de MARIOTTE. Pour un gaz parfait, le produit P. V ne dépend que de la température P. V = f(T). La relation précédente à température constante peut s'écrit P = Cte/ V, ce qui conduit à un second énoncé de la loi de MARIOTTE Seconde forme de la loi de MARIOTTE.
Etat (3): (P, V'', T'). On passe à pression constante de l'état (1) à l'état (3), on a donc en vertu de la loi de GAY-LUSSAC. \frac{V}{T}=\frac{V^{''}}{T^{'}} \quad(1) On passe de l'état (3) à l'état (2), la température étant constante, on a donc en vertu de la loi de MARIOTTE: P′′. V ′′ = P′. V ′ (2) En multipliant membre à membre les deux équations (1) et (2) on obtient: \frac{P. V. V^{''}}{T}=\frac{P^{'}. V^{'}. V^{''}}{T^{'}} \Rightarrow \frac{P. V}{T}=\frac{P^{'}. V^{'}}{T^{'}} = Cte Pour un gaz parfait on à Pour l'unité de masse (UDM) cette constante est appelée (r), l'équation d'état devient: P. v = rT Ici, v: est le volume massique tel que v = 1/ ρ et r: dépend du gaz considéré. Pour une masse m de gaz parfait, occupant le volume V sous la pression P et à température T, l'équation d'état devient: PV = mrT Pour l'air, qui est considéré comme un gaz parfait, r vaut: 287 J/kg°K. Si on considère une masse molaire M de gaz parfait, elle occupe le volume V, on peut écrire: P. V = MrT = RT Avec: R=M.
Exercice sur le premier principe de la thermodynamique Principe du thermoplongeur. Un système est formé d'une masse d'eau, de capacité thermique massique et sa température initiale vaut On y plonge un dipôle ohmique de capacité thermique négligeable devant celle de l'eau. Sa résistance vaut et il est parcouru par un courant d'intensité Par effet Joule, il fournit à l'eau une énergie thermique avec une puissance Au bout de quelle durée l'eau commencera-t-elle à bouillir? Exercice sur le transfert thermique par conduction en Terminale Double vitrage. La résistance thermique d'une vitre d'aire et d'épaisseur vaut avec conductivité thermique du verre. Une fenêtre simple-vitrage est formée d'une simple feuille de verre. Une fenêtre double-vitrage est formée de deux feuilles de verre identiques séparées d'une couche d'air d'épaisseur et dont la résistance thermique est donnée par la même formule que pour la vitre, avec conductivité thermique de l'air. On admet la résistance thermique de la fenêtre double-vitrage est la somme des résistances thermiques des trois objets, vitre 1, couche d'air et vitre 2.