EC0402SB0103T - PHYSIQUE

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.
- Différencier une machine thermique d'une machine purement mécanique.
- Appliquer le premier principe et le deuxième principe aux machines thermiques cycliques monothermes et dithermes.
- Donner le sens des échanges énergétiques pour un moteur ou un récepteur thermique ditherme.
- Définir un rendement ou un coefficient de performance et le relier aux énergies échangées au cours d'un cycle.
- Connaître les caractéristiques d'un cycle de Carnot ainsi que justifier et utiliser le théorème de Carnot.

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.
Make distinction between thermal machine and mechanical machine.
Apply the first principle and the second principle to cyclic monothermal and dithermal machines.
Give direction of energy exchanges for a dithermal engine or a dithermal receiver.
Define the efficiency of a dithermal machine and connect to the energy exchanged during the cycle.
Know the characteristics of a Carnot cycle. Justify and use Carnot's theorem.

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.
- Moteurs et récepteurs thermiques : principe de fonctionnement et efficacités des machines thermiques (machines à vapeur à combustion interne et externe, machines frigorifiques et pompes à chaleur), caractéristique d'un cycle de Carnot, théorèmes de Carnot, inégalité de Clausius.

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.
Heat engines and thermal receivers: working principle and efficiencies of thermal machines (steam engines with internal or external combustion, refrigerating machines and heat pumps), characteristic of a Carnot cycle, Carnot's theorem, Clausius inequality

Pré-requis obligatoires

1. Base du calcul intégral et différentiel.
2. 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,
3. 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.

Examens

(1*DS1)/1

DS1 : Devoir Surveillé 1

Syllabus

1. L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.
2. Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.
3. J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.
4. C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.
5. G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages
6. P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.
7. J.-L. QUEYREL (2000), « Précis de physique : thermodynamique » Bréal.
8. C. MAÎTRE (1995), « Thermodynamique » Masson.

1. L. GAUTRON et al. « Physique Tout-En-Un pour la licence » (2010), Cours, applications et exercices corrigés, éd. Dunod, 642 pages.
2. Y.A. ÇENCEL, M.-A BOLES, M. LACROIX (2008), « Thermodynamique : une approche pragmatique », éd. Chenelière Mc Graw-Hill, 770 pages.
3. J.-M. BREBEC et al. « Thermodynamique », 2 vol. (n°8, 1995 et n°17, 1996), Hachette supérieur, 271 pages et 128 pages.
4. C. LHUILLIER et J. ROUS (2e éd, 1994), « Introduction à la thermodynamique » éd. Dunod, 244 pages.
5. G. FAVERSON (2003), « Thermodynamique », éd. Bréal, 192 pages
6. P. GRECIAS (3e éd. 1999), « Thermodynamique » éd. Tec & Doc, 460 pages.
7. J.-L. QUEYREL (2000), « Précis de physique : thermodynamique » Bréal.
8. C. MAÎTRE (1995), « Thermodynamique » Masson.