Thermodynamique
Détente adiabatique
Détendez sans échange de chaleur : le gaz se refroidit.
Détente adiabatique — simulation interactive de Thermodynamique. Détendez sans échange de chaleur : le gaz se refroidit. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Expansion adiabatique
Détendez sans échange de chaleur : le gaz se refroidit.
Dans un processus adiabatique Q = 0, donc le travail d'expansion draine l'énergie interne du gaz. Les molécules ralentissent, la température chute, et la trajectoire P–V est plus raide qu'une isotherme car aucune chaleur n'entre pour soutenir la pression.
- Processus adiabatique Q = 0
- Processus adiabatique TV^(γ−1) = constante
Résumé de l'investigation
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question directrice
Un gaz se dilate rapidement, sans avoir le temps d'échanger de la chaleur avec son environnement (adiabatique). La température du gaz change-t-elle même si aucune chaleur n'entre ou ne sort ?
Prédictions à évaluer
- Le gaz se refroidit : il fournit un travail à son environnement en utilisant sa propre énergie interne.
- La température reste la même puisqu’aucune chaleur n’est échangée.
- Le gaz s'échauffe en se dilatant.
Rôles des variables
Ce que vous définissez :
- Volume final V₂ (L)
Ce que vous mesurez :
- Travail effectué par le gaz W_gas (J)
- Température finale T₂ (K)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « expansion adiabatique » et appuyez sur Réinitialiser. 1 mole d'azote diatomique (f = 5) commence à 24.9 L, 300 K.
- Activez la lecture de la température finale sur la chambre.
- Définissez le volume cible (final) pour chaque essai et enregistrez la température finale et le travail effectué.
Équation gouvernante
Processus adiabatique — ΔU = Q − W
Sans échange de chaleur (Q = 0), la première loi se réduit à ΔU = −W_gas : un gaz en expansion ne peut travailler qu'en dépensant sa propre énergie interne, il doit donc se refroidir. La pression et le volume suivent P·V^γ = constant.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) en utilisant γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Calculez ensuite W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Comparez les deux au tableau.
- remplacer « économie d'énergie » par « conservation de l'énergie »
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Une bombe aérosol est froide car le gaz s’échappe et se dilate rapidement – trop vite pour échanger beaucoup de chaleur avec l’environnement. Expliquez pourquoi il s'agit d'un exemple réel (bien qu'imparfait) de refroidissement adiabatique.
- Comparez ici vos températures finales à ce que l'inverse de la compression isotherme (une expansion isotherme) donnerait pour le même changement de volume : l'isotherme maintient T constant, mais ce cas adiabatique ne le fait pas. Pourquoi la suppression de l’hypothèse d’échange de chaleur change-t-elle le résultat ?
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Bienvenue dans la détente adiabatique
- Sélectionnez la enceinte
- Appuyez sur Lecture
- Expansion sans flux de chaleur
- Ouvrez le panneau des Propriétés
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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