EC0302SB0102 - THERMODYNAMIQUE

Objectifs

A l'issue de cet enseignement, un étudiant sera capable de :

Définir un système fermé et établir pour ce système un bilan énergétique faisant intervenir travail W et transfert thermique Q.

Exprimer le premier principe sous forme de bilan d'enthalpie dans le cas d¿une transformation isobare avec équilibre mécanique dans l'état initial et dans l'état final.

Savoir que l'énergie interne et l'enthalpie ne dépendent que de la température pour un gaz parfait.

Distinguer une transformation adiabatique d'une transformation isotherme.

Connaître la loi de Laplace et ses conditions d'application.

Définir un système fermé et établir pour ce système un bilan entropique. Relier l'existence d'une entropie créée à une ou plusieurs causes physiques de l'irréversibilité.

Comparer le comportement d'un gaz réel au modèle du gaz parfait sur des réseaux d'isothermes expérimentales en coordonnées de Clapeyron ou d'Amagat.

Positionner les phases dans les diagrammes (P,T) et (P,v). Proposer un jeu de variables d'état suffisant pour caractériser l'état d'équilibre d'un corps pur diphasé soumis aux seules forces de pression. Déterminer la composition d'un mélange diphasé.

Connaître et utiliser la relation entre les variations d'entropie et d'enthalpie associées à une transition de phase.

Utiliser les tables de variables thermodynamiques.

At the end of the course, a student will be able to:
- Define a closed system and establish, for this system, an energetic balance involving work (W) and heat transfer (Q).
- Express the first principle in the form of balance of enthalpy in the case of an isobaric transformation with mechanical equilibrium in the initial and final states.
- Know that the internal energy and enthalpy depend only on the temperature of an ideal gas.
- Distinguish an adiabatic transformation of an isothermal transformation.
- Know the law of Laplace and the conditions for its application.
- Define a closed system and establish, for this system, an entropic balance. Link the existence of created entropy to one or more physical causes of irreversibility.
- Compare the behavior of a real gas with the ideal gas model, on experimental isotherms networks represented in Clapeyron or Amagat coordinate.
- Position the phases of a pure substance in the (P, T) and (P, v) diagrams. Propose a sufficient state variables set to characterize the equilibrium state of a pure two-phase mixture, subject only to pressure forces. Determine the composition of a two-phase mixture.
- Know and use the relationship between entropy and enthalpy variations associated with a phase transition.
- Use the tables of thermodynamic variables.

Présentation

Le cours se décompose en 3 parties :

Premier principe : bilan d'énergie entre deux états d'équilibre, énergie interne, enthalpie, coefficients calorimétriques, transformation adiabatique, application aux gaz parfaits.

Deuxième principe : entropie, transformations réversibles des gaz parfaits, création d'entropie, ordre et désordre.

Corps purs réels : étude énergétique des gaz réels (tables, interpolation), équilibre liquide - vapeur, vaporisation à l'équilibre (vase clos), courbe de saturation, pression de vapeur saturante, stockage des fluides, énergie de vaporisation, vaporisation spontanée (en espace libre), évaporation et ébullition.

The course is divided into three parts:

First principle: energy balance between two equilibrium states, internal energy, enthalpy, calorimetric coefficients, adiabatic transformation, application to ideal gases.

Second principle: entropy, reversible transformations of ideal gases, creation of entropy, order and disorder.

Real pure substance: energetic study of real gases (tables, interpolation), vapor - liquid equilibrium, vaporisation at equilibrium (closed system), saturation curve, saturation vapor pressure, fluid storage, vaporisation energy, spontaneous vaporisation (free space), evaporation and boiling.

Pré-requis obligatoires

(Liste des principales connaissances nécessaires aux élèves pour aborder cet enseignement)

1. Base du calcul intégral et différentiel.
2. Enseignement de thermodynamique de S2 (EC0202SB02).

Examens

(1*CC1+2*DS1)/3

CC1 : Contrôle Continu 1

DS1 : Devoir Surveillé 1

Syllabus

L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.

Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.

J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.

C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.

G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages

P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.

J.-L. QUEYREL (2000), « Précis de physique : thermodynamique » Bréal.

C. MAÎTRE (1995), « Thermodynamique » Masson.

L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.

Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.

J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.

C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.

G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages

P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.

J.-L. QUEYREL (2000), « Précis de physique : thermodynamique » Bréal.

C. MAÎTRE (1995), « Thermodynamique » Masson.