cours thermodynamique 1 smpc s1 (5 chapitres)
cours thermodynamique 1 smpc s1 (5 chapitres)
5 chapitres:
exosup
Date de publication : 05/11/2018
id=1156
contenu:
CHAPITRE 0
COMPLEMENT de MATHEMATIQUES
1. Fonction d'une seule variable
1.1. Dérivée
1.2. Primitive d’une fonction
2. Fonction de deux variables.
2.1. Dérivées partielles
2.2. Différentielle d’une fonction de deux variables
2.3. Forme différentielle
4. Application : Calcul d’incertitudes.
CHAPITRE I
Concepts et définitions
1 - Définition
2 - Système et milieu extérieur
3 - Equilibre Thermodynamique
4 - Equation d’état d’un système en équilibre thermodynamique
5 - Variable intensive et variable extensive
7 - Transformation d’un système
7.1. Transformation réversible
7.2. Transformation irréversible
7.3. Transformations particulières
8 - Cycle
9 - Source de chaleur
10 - Description d’un système
11 - Structure de la matière
11.1. La phase solide
11.2. La phase liquide
11.2. La phase gazeuse
12 - La pression
13 - La température
14 – Le volume
CHAPITRE II
Premier principe de la thermodynamique
1 - Travail
1.1. Définitions. Convention de signe. Unité
Convention de signe du travail
Travail des forces de pression
Expression du travail des forces de pression
1.2. Cas d’une compression
1.3. Cas d’une détente
1. 4. Cas d’une transformation réversible
Diagramme de Clapeyron
Représentation d’un cycle
Signe du travail d’un cycle
Exercice
Solution
2 – Chaleur
2.1. Définitions. Chaleur sensible. Chaleur latente.
a - Chaleur sensible
b - Chaleur latente
2.2. Modes de transfert de la chaleur
2.3. Coefficients calorimétriques
2.3.1. Capacités thermiques ou capacités calorifiques
Rapport des capacités Thermiques.
a - Capacités thermiques molaires ou chaleurs spécifiques molaires
b - Capacités thermiques massiques ou chaleurs spécifiques massiques
2.3.2. Expressions de δQ
2.3.3. Relations entre les coefficients calorimétriques
a - Premier groupe de relations
a - Deuxième groupe de relations
a - Troisième groupe de relations
Application : Coefficients calorimétriques d’un gaz parfait
2.3.4. Adiabatique réversible d’un gaz parfait
a – Equation de l’adiabatique réversible
b – Pente de la tangente à une adiabatique réversible
c – Pente de la tangente à une isotherme
d – Rapport des pentes d’une isotherme et d’une adiabatique réversible.
Exercice
Solution
3. Premier principe
3.1. Energie interne
3.2. Enoncé du Premier principe de la thermodynamique
3.1. Expression différentielle de l’énergie interne
Application : Energie interne d’un gaz parfait.
4. Transformations particulières
4.1. Transformation adiabatique réversible
4.2. Transformation isochore
4.3. Transformation isobare
Expression du premier principe. Enthalpie
Expression de la différentielle de l’enthalpie
Cas d’un système monophasé.
Application : Enthalpie d’un gaz parfait.
5. Expressions des capacités thermiques ou calorifiques
Exercice : Compression rapide d’un gaz parfait.
CHAPITRE III
Second principe de la Thermodynamique
1 – Découverte du second principe
Transformation du travail en chaleur
Transformation de la chaleur en travail
2 – Enoncé du second principe fondé sur l’entropie.
Partie relative au cas d’un système isolé
Partie relative au cas d’un système non isolé
Application. Variation d’entropie au cours d’une transformation irréversible.
3 – Principales propriétés de l’entropie.
4 – Exemples de calcul de la variation d’entropie
4. 1. Gaz parfait
a –Transformation réversible
4.2. Source de chaleur
4.3. Cas d’un solide ou d’un liquide
4.4. Cas de l’univers
4.5. Cas d’un système thermiquement isolé
5 – Enoncés historiques du second principe
Enoncé de Clausius (1850)
Enoncé de Thomson (Kelvin) (1851)
6 – Inégalité de Clausius
CHAPITRE iV
Machines Thermiques
1 – Cycle thermodynamique
1. 1. Exemples de cycles thermodynamiques
1. 1. Exemples de cycles thermodynamiques
Moteur à essence
Centrale thermique à vapeur d’eau
1. 2. Eléments physiques d’une machine thermique
Fluide moteur
Source chaude : source de chaleur à haute température
Source froide : source de chaleur à basse température
Engin
2 – Rendement. Coefficient de performance ou Efficacité.
2. 1. Moteur thermique. Rendement.
2. 2. Machine réceptrice. Coefficient de performance ou Efficacité.
Réfrigérateur ou climatiseur
Pompe à chaleur ou thermopompe
3 – Machine thermique de Carnot.
4 – Rendement d’un moteur thermique de Carnot.
Expression du rendement
Théorème de Carnot.
5 – Différents types de machines thermiques.
5. 1. Moteur thermique
5. 2. Machine frigorifique
Coefficient de performance ou efficacité d’une machine frigorifique de Carnot.
5. 2. Pompe à chaleur
Coefficient de performance ou efficacité d’une pompe à chaleur de Carnot.
6 – Diagramme entropique.
7 – Exemples de cycles moteurs.
7. 1. Cycle d’Otto
7. 2. Cycle Diesel
programme de ce module:
Module 2 : Thermodynamique 1 (Cours : 21H, TD :21H)
• Outils mathématiques pour la thermodynamique.
• Définitions et concepts de bases (travail et chaleurs, thermométrie et calorimétrie,
changements d'état).
• 1er principe et applications.
• 2éme principe et applications.
• Introduction aux cycles thermodynamiques et machines thermiques.
• Potentiels thermodynamiques.
5 chapitres:
- Complément de mathématiques
- Concepts et définitions
- Premier principe de la thermodynamique
- Second principe de la thermodynamique
- Machines thermiques
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Chapitre 0 : Complément de mathématiques
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Chapitre I : Concepts et définitions
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Chapitre II : Premier principe de la thermodynamique
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Chapitre III : Second principe de la thermodynamique
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Chapitre IV : Machines thermiques
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Date de publication : 05/11/2018
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CHAPITRE 0
COMPLEMENT de MATHEMATIQUES
1. Fonction d'une seule variable
1.1. Dérivée
1.2. Primitive d’une fonction
2. Fonction de deux variables.
2.1. Dérivées partielles
2.2. Différentielle d’une fonction de deux variables
2.3. Forme différentielle
4. Application : Calcul d’incertitudes.
CHAPITRE I
Concepts et définitions
1 - Définition
2 - Système et milieu extérieur
3 - Equilibre Thermodynamique
4 - Equation d’état d’un système en équilibre thermodynamique
5 - Variable intensive et variable extensive
7 - Transformation d’un système
7.1. Transformation réversible
7.2. Transformation irréversible
7.3. Transformations particulières
8 - Cycle
9 - Source de chaleur
10 - Description d’un système
11 - Structure de la matière
11.1. La phase solide
11.2. La phase liquide
11.2. La phase gazeuse
12 - La pression
13 - La température
14 – Le volume
CHAPITRE II
Premier principe de la thermodynamique
1 - Travail
1.1. Définitions. Convention de signe. Unité
Convention de signe du travail
Travail des forces de pression
Expression du travail des forces de pression
1.2. Cas d’une compression
1.3. Cas d’une détente
1. 4. Cas d’une transformation réversible
Diagramme de Clapeyron
Représentation d’un cycle
Signe du travail d’un cycle
Exercice
Solution
2 – Chaleur
2.1. Définitions. Chaleur sensible. Chaleur latente.
a - Chaleur sensible
b - Chaleur latente
2.2. Modes de transfert de la chaleur
2.3. Coefficients calorimétriques
2.3.1. Capacités thermiques ou capacités calorifiques
Rapport des capacités Thermiques.
a - Capacités thermiques molaires ou chaleurs spécifiques molaires
b - Capacités thermiques massiques ou chaleurs spécifiques massiques
2.3.2. Expressions de δQ
2.3.3. Relations entre les coefficients calorimétriques
a - Premier groupe de relations
a - Deuxième groupe de relations
a - Troisième groupe de relations
Application : Coefficients calorimétriques d’un gaz parfait
2.3.4. Adiabatique réversible d’un gaz parfait
a – Equation de l’adiabatique réversible
b – Pente de la tangente à une adiabatique réversible
c – Pente de la tangente à une isotherme
d – Rapport des pentes d’une isotherme et d’une adiabatique réversible.
Exercice
Solution
3. Premier principe
3.1. Energie interne
3.2. Enoncé du Premier principe de la thermodynamique
3.1. Expression différentielle de l’énergie interne
Application : Energie interne d’un gaz parfait.
4. Transformations particulières
4.1. Transformation adiabatique réversible
4.2. Transformation isochore
4.3. Transformation isobare
Expression du premier principe. Enthalpie
Expression de la différentielle de l’enthalpie
Cas d’un système monophasé.
Application : Enthalpie d’un gaz parfait.
5. Expressions des capacités thermiques ou calorifiques
Exercice : Compression rapide d’un gaz parfait.
CHAPITRE III
Second principe de la Thermodynamique
1 – Découverte du second principe
Transformation du travail en chaleur
Transformation de la chaleur en travail
2 – Enoncé du second principe fondé sur l’entropie.
Partie relative au cas d’un système isolé
Partie relative au cas d’un système non isolé
Application. Variation d’entropie au cours d’une transformation irréversible.
3 – Principales propriétés de l’entropie.
4 – Exemples de calcul de la variation d’entropie
4. 1. Gaz parfait
a –Transformation réversible
4.2. Source de chaleur
4.3. Cas d’un solide ou d’un liquide
4.4. Cas de l’univers
4.5. Cas d’un système thermiquement isolé
5 – Enoncés historiques du second principe
Enoncé de Clausius (1850)
Enoncé de Thomson (Kelvin) (1851)
6 – Inégalité de Clausius
CHAPITRE iV
Machines Thermiques
1 – Cycle thermodynamique
1. 1. Exemples de cycles thermodynamiques
1. 1. Exemples de cycles thermodynamiques
Moteur à essence
Centrale thermique à vapeur d’eau
1. 2. Eléments physiques d’une machine thermique
Fluide moteur
Source chaude : source de chaleur à haute température
Source froide : source de chaleur à basse température
Engin
2 – Rendement. Coefficient de performance ou Efficacité.
2. 1. Moteur thermique. Rendement.
2. 2. Machine réceptrice. Coefficient de performance ou Efficacité.
Réfrigérateur ou climatiseur
Pompe à chaleur ou thermopompe
3 – Machine thermique de Carnot.
4 – Rendement d’un moteur thermique de Carnot.
Expression du rendement
Théorème de Carnot.
5 – Différents types de machines thermiques.
5. 1. Moteur thermique
5. 2. Machine frigorifique
Coefficient de performance ou efficacité d’une machine frigorifique de Carnot.
5. 2. Pompe à chaleur
Coefficient de performance ou efficacité d’une pompe à chaleur de Carnot.
6 – Diagramme entropique.
7 – Exemples de cycles moteurs.
7. 1. Cycle d’Otto
7. 2. Cycle Diesel
programme de ce module:
Module 2 : Thermodynamique 1 (Cours : 21H, TD :21H)
• Outils mathématiques pour la thermodynamique.
• Définitions et concepts de bases (travail et chaleurs, thermométrie et calorimétrie,
changements d'état).
• 1er principe et applications.
• 2éme principe et applications.
• Introduction aux cycles thermodynamiques et machines thermiques.
• Potentiels thermodynamiques.
