QCM thermodynamique 2 (d’après ENAC 2006)

Une enceinte cylindrique fermée par un piston, mobile sans frottement, contient 500 g d’hélium gazeux, monoatomique, de masse molaire g/mol.

Dans l’état (1) initial, le volume de l’enceinte est L, et le gaz, supposé parfait, est à la température K. On rappelle que l’énergie interne de n moles de gaz parfait monoatomique à la température T s’écrit où J.mol.K désigne la constante des gaz parfaits.

Questions

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Calculer la capacité thermique massique à volume constant de l’hélium (en kJ.K.kg)

 1,38
 2,91
 3,12
 5,19

Par déplacement du piston, le gaz subit une détente isotherme, supposée réversible, qui le conduit à l’état (2) caractérisé par un volume L. Calculer la pression du gaz dans l’état (2).

  Pa
  Pa
  Pa
  Pa

Quel est le travail reçu par le gaz au cours de cette évolution isotherme ?

 −2280 kJ
 −571 kJ
 571 kJ
 2280 kJ

On envisage une nouvelle évolution réversible, constituée d’une détente adiabatique entre l’état (1) et un état intermédiaire (3) de volume , suivie d’un chauffage isochore entre l’état (3) et l’état final (2), défini précédemment.

Déterminer la température de l’état intermédiaire.

 326 K
 416 K
 866 K
 1105 K

Calculer le travail reçu par le gaz au cours des évolutions successives (1)-(3)-(2).

 −287 kJ
 −427 kJ
 414 kJ
 787 kJ

Déterminer la variation d’entropie du gaz entre l’état (1) et l’état (2) pour la transformation (1)-(3)-(2) précédente.

 −3807 J.K
 −952 J.K
 952 J.K
 0 J.K