EC0202SB0402 - THERMODYNAMIQUE 1

Objectifs

A l'issue de cet enseignement, un étudiant sera capable de :
-Établir la dimension d'une grandeur et évaluer l'incertitude absolue et relative d'une grandeur résultant de plusieurs mesures indépendantes.
-Définir un système et identifier un système ouvert, un système fermé, un système isolé. Faire le lien entre un système réel et sa modélisation.
-Appliquer la loi fondammentale de la statique des fluides et l'équation d'état des gaz parfaits.
-Déterminer le type d'évolution du système en utilisant le vocabulaire approprié (isochore, isotherme, isobare) et exploiter les conditions imposées par le milieu extérieur pour déterminer l'état d'équilibre final.
-Distinguer les notions d'énergie d'un système et de transfert d'énergie d'une part et les notions de température et de chaleur d'autre part.
-Calculer un travail par découpage en travaux élémentaires et sommation sur un chemin donné et interpréter géométriquement le travail des forces de pression dans un diagramme (P,V).
-Calculer un transfert thermique associé d'une part à une variation de température dans le cas d'un gaz parfait ou d'une phase condensée (solide ou liquide) incompressible et indilatable, et d'autre part à un changement d'état.
-Etablir un bilan énergétique faisant intervenir uniquement des transferts thermiques dans le cas d'un sytème hétérogène isolé (calorimétrie).

At the end of the course, a student will be able to:
- Establish the dimension of a physical quantity and evaluate the absolute and relative uncertainty of a physical scale resulting from several independant measures.
-Define a system and identify an open system, a closed system, an isolate system. Make the link between a real system and its modelling.
-Apply the fondamental low of fluid statics and the equation of state for ideak gases.
-Determine the evolution type of the system by using the appropriate vocabulary (isochore, isotherm, isobar) and evaluate conditions imposed by the external environment to determine the final equilibrium state.
-Make distinction between energy and transfer of energy concepts on one hand, and between tempertaure and heat concepts on the other.
-Calculate a work by dividing in elementary works and summation on a given path, and interpret geometrically the work of pressure forces in a (P,V) diagram.
-Calculate a thermal transfer on one hand associated to a temperature change in the case of a ideal gas or a incompressible and no-expansable solid, and on the other associated to a state change.
-Establish an energetic balance involving only thermal transfers in the case of an isolated heterogeneous system (calorimetry).

Présentation

Le cours se décompose en 3 parties :
-Grandeurs physiques et systèmes d'unités (grandeurs de base, équations aux dimensions, système international d'unités, conventions d'écriture scientifique). Mesures physiques (calculs d'incertitude).
-Etats d'équilibre d'un système thermodynamique simple : états d'équilibre, phases et transformations d'un corps pur, température absolue, équation d'état des gaz parfaits, éléments de thermodynamique statistique, statique des fluides (force pressante et pression, loi fondamentale, transmission des efforts et des pressions).
-Énergie d'un système : énergie totale (énergie mécanique et énergie interne), conversions et transferts d'énergie, choix d'un système, travaux des forces de pression, transferts thermiques (avec et sans changement d'état), calorimétrie.

The course is divided into three parts:
-Physical scales and unit systems (basic quantities, dimension equations, international system of units, scientific writing conventions). Physical measures (uncertainty calculations).
-Equilibrium states of an elementary thermodinamic system: equilibrium states, phases and transformations of a pure element, absolute temperature, equation of state for ideal gases, basic of statistical thermodynamics, fluid statics (pressing force and pressure, fondamental low, force and pressure transmission).
-Energy of a system: global energy (mechanical energy and internal energy), conversions and energy transfers, system choise, work of pressure forces, thermal transfers (with and without change of state), calorimetry.

Pré-requis obligatoires

1. Connaissances des structures (atomes et molécules) et des états de la matière (solide, liquide et gaz) ; notion de quantité de matière (mole, volume et masse molaire) ; notions de force et de pression ; équilibre mécanique d'un corps, principe des actions réciproques.
2. Notions de fonction, de limite, de dérivée ; résolution des équations du second degré ; base du calcul intégral et différentiel.

Examens

(1*CC1+2*DS1)/3

CC1 : Contrôle Continu 1

DS1 : Devoir Surveillé 1

Syllabus

1. B. DUPONT et J.-P. TROTIGNON (1994), « Unités et grandeurs », AFNOR Nathan, 128 pages.
2. L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.
3. Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.
4. J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.
5. C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.
6. G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages
7. P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.

1. B. DUPONT et J.-P. TROTIGNON (1994), « Unités et grandeurs », AFNOR Nathan, 128 pages.
2. L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.
3. Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.
4. J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.
5. C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.
6. G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages
7. P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.