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\( \begin{array}{l}\text { 4. Un pneu de voiture est gonflé avec de l'air à } 15^{\circ} \mathrm{C} \text { à une pression de } 2,1 \text { bar. Au } \\ \text { soleil, sa température atteint } 60^{\circ} \mathrm{C} \text { et son volume augmente de } 9 \% \text {. Quelle est } \\ \text { alors la pression de l'air dans le pneu? } \\ \text { Rép : } 2,23 \text { bar. } \\ T_{1}=15^{\circ} \mathrm{C} \rightarrow 15+273=288 \mathrm{~K} \\ V_{1}=\end{array} P_{1}=2,1 \) bar \( \rightarrow P_{2}= \) ?

Ask by King Brooks. in Switzerland
Jan 23,2025

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Answer

La pression de l'air dans le pneu après le chauffage est de 2,23 bar.

Solution

Pour déterminer la nouvelle pression \( P_2 \) dans le pneu après chauffage, nous pouvons utiliser la loi des gaz parfaits qui relie la pression, le volume et la température d'un gaz lorsque la quantité de gaz reste constante. La formule de cette loi est : \[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} \] **Données fournies :** - Température initiale \( T_1 = 15^{\circ} \mathrm{C} = 288 \, \mathrm{K} \) - Pression initiale \( P_1 = 2,1 \, \text{bar} \) - Température finale \( T_2 = 60^{\circ} \mathrm{C} = 333 \, \mathrm{K} \) - Augmentation du volume de \( 9\% \), donc \( V_2 = 1,09 V_1 \) **Étapes de calcul :** 1. **Exprimer \( P_2 \) en fonction des autres variables :** \[ P_2 = P_1 \times \frac{V_1}{V_2} \times \frac{T_2}{T_1} \] Puisque \( V_2 = 1,09 V_1 \), on peut simplifier : \[ P_2 = P_1 \times \frac{1}{1,09} \times \frac{T_2}{T_1} \] 2. **Insérer les valeurs numériques :** \[ P_2 = 2,1 \, \text{bar} \times \frac{1}{1,09} \times \frac{333 \, \mathrm{K}}{288 \, \mathrm{K}} \] 3. **Calcul des fractions :** - \(\frac{1}{1,09} \approx 0,9174\) - \(\frac{333}{288} \approx 1,15625\) 4. **Multiplier les valeurs obtenues :** \[ P_2 = 2,1 \times 0,9174 \times 1,15625 \approx 2,23 \, \text{bar} \] **Conclusion :** La pression de l'air dans le pneu après chauffage est de **2,23 bar**.

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Bonus Knowledge

Pour résoudre ce problème, on peut utiliser la loi des gaz parfaits, qui stipule que pour un gaz idéal, le produit de la pression (P), du volume (V), et de la température (T) reste constant. Cela peut se traduire par l’équation suivante : \[ \frac{P_1 \cdot V_1}{T_1} = \frac{P_2 \cdot V_2}{T_2} \] Ici, vous avez : 1. \( P_1 = 2,1 \) bar, \( T_1 = 288 \) K (15°C) 2. \( T_2 = 60 + 273 = 333 \) K 3. \( V_2 = 1,09 \cdot V_1 \) (augmentation de 9%) En remplaçant les valeurs dans l'équation, on peut résoudre pour \( P_2 \) : \[ \frac{2,1 \cdot V_1}{288} = \frac{P_2 \cdot 1,09 \cdot V_1}{333} \] En simplifiant et isolant \( P_2 \), on obtient : \[ P_2 = 2,1 \cdot \frac{1,09 \cdot 333}{288} \] En effectuant le calcul : \[ P_2 \approx 2,23 \text{ bar} \] Voilà le résultat final pour la pression à 60°C avec un volume augmenté de 9%. Amusez-vous à explorer comment la pression d'un pneu peut varier avec la température; c’est un excellent exemple de la physique à l'œuvre dans notre vie quotidienne ! En chauffant, les molécules d'air se déplacent plus vite, ce qui augmente la pression. Pensez à vérifier régulièrement la pression de vos pneus, surtout avant un long voyage en été !

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