Énoncé(s) donné(s)
Exercice I :
On s'intéresse à la propagation dans le vide d'une onde électromagnétique entre deux plans conducteurs parfaits, parallèles, distants de
a.
On indique/rappelle que, à l’interface plane entre deux milieux, les composantes tangentielles du champ électrique sont continues.
1°) On cherche une onde électromagnétique dans l’espace entre les deux plans dont le champ électrique $\vec E$ peut s'écrire sous la forme $\vec E = f(y)\sin(\omega t-kx)\vec u_z$. Exprimer
f(
y).
2°) Exprimer alors la relation de dispersion qui relie
k et
$\omega$.
3°) En déduire la vitesse de phase et la vitesse de groupe. Commenter.
4°) Donner l’expression du vecteur de Poynting.
Exercice II :
Un cylindre est séparé en deux compartiments par un piston de masse M et de surface S, qui peut coulisser dans le cylindre sans aucun frottement.
On a $\frac{Mg}{S}=P_0=1,00$ bar.
Les parois du cylindre sont diathermes : le système est maintenu à la température constante T0 = 100°C par un thermostat extérieur.
Le volume total des deux compartiments est Vtot = 1,00 L.
Initialement, l'eau, dans le compartiment supérieur, est en équilibre sous ses formes liquide et vapeur. Il y a une quantité de matière d'eau neau = 1,00 mol.
Le compartiment inférieur ne contient que de l'air. Il y a une quantité de matière d'air nair = 1,00.10-2 mol.
1°) Déterminer le nombre de moles d'eau sous forme vapeur. Vous préciserez les hypothèses que vous serez amené à faire.
2°) On fait tourner le cylindre de 90°, de sorte que son axe est maintenant horizontal. Même question qu'au 1°).
3°) On fait à nouveau tourner le cylindre de 90° : son axe est de nouveau vertical, mais l'air est maintenant dans le compartiment supérieur. Décrire l'état d'équilibre du système.
Indication(s) fournie(s) par l'examinateur pendant l'épreuve
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