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COURS ET EXERCICES DE THERMODYNAMIQUE APPROFONDIE
Chapter · December 2022
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Taibi Mohamed
Tissemsilt University
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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur
et de la Recherche Scientifique
Université de Tissemsilt
Faculté des Sciences et de la Technologie
COURS ET EXERCICES DE
THERMODYNAMIQUE APPROFONDIE
Dr. TAIBI MOHAMED
2022/2023

COURS ET EXERCICES DE THERMODYNAMIQUE APPROFONDIE
1
SOMMAIR
Chapitre I : Rappels de thermodynamique …………………………………………………...…………….4
I.1 Systèmes Thermodynamiques ……………………………………………….………………………………4
I.2 Types de Systèmes - Convention des Signes ……………………………………………………………4
I.3 Etat d'un système- fonctions d'état …………………………………………………………...……………5
I.3.1 Etat D'équilibre D'un Système ………………………………………………………….……….…………6
I.4 Processus thermodynamiques ……………………………………………………………………….………9
Chapitre II : Introduction thermodynamique sur le théorème des phases ………..………..13
II.1 Définition de la matière …………………………………………………………………………….……….13
II.2 Variables thermodynamiques ………………………………………………………………….…………13
II.2.1 Paramètre de contrôle et potentiels thermodynamique ……………………………………13
II.3 Equilibre thermodynamique ………………………………………………………………………………14
II.3.1 Relation de Gibbs –Duhem …………………………………………………………………………….…14
II.3.2 Coefficients calorimétriques et fonctions de repense ……………………………………...…15
II.4 Description thermodynamique du système poly phasique ………………………………...…15
II.4.1 Variance d’un système ……………………………………………………………………………….…….15
II.5 Règle des phases ………………………………………………………….……………………………….……16
II.5.1 Application de la règle des phases ……………………………………………………………….…...16
II.5.2 Equation d’état …………………………………………………..………………………………………...….17
II.5.3 Diagramme d’équilibre ……………………………………………………………………………...…….17
II.5.4 Isotherme d’Andrews ………………………………………………………………………………..…….18
Chapitre III : Les solutions et les mélanges …………………………………………………….………..19
III.1 Le potentiel chimique ………………………………………………………………………………………..19
III.1.1 Application de relation du Gibs duhem ……………………………………………..…….………19
III.2 Fonction du mélange ……………………………………………………………………………..……...…..20
III.2.1 Fonction molaire d’un mélange …………………………..…………………………….…..….……..20
III.2.2 Propriétés apparentes …………………..…………….……………………………………….….……..22
III.3 Solution idéale …………………………………………………………………………………………...……..23
III.3.1 fonctions de mélange de la solution idéal ………………………………………………...………23
III.3.2 grandeur molaire partielle de la solution idéal ………………………………………….….…24
III.4 Solutions excès ………………………………………………………………………………………….……..24
III.4.1 Description thermodynamique a l’aide de fonctions d’excès ………..……………..……25
III.5 Les solutions concentrées ………………………………………………………………………………..25

COURS ET EXERCICES DE THERMODYNAMIQUE APPROFONDIE
2
III.6 comparaison entre les deux états de référence …………………………………………………26
III.6.1 Détermination des activités …………………………………………………………………………..26
III.6.2 Influence de la température sur l’activité ………………………………………………………26
III.7 Influence de la pression sur l’activité et coefficient d’activités ……………………………27
III.8 Classification des solutions réelles ………………………………………………………………..…..28
Chapitre IV :Les systèmes binaires …………………………………………………………………………..29
IV.1 Equilibres entre phases ……………………………………………………….……………………………29
VI.2 Diagramme d’équilibre isotherme ………………………………………………………….…………32
VI.3 Exemple (d’un mélange idéal) ………………………………………………………………….….……34
Série TD N°1 ………………………………………………………………………………………………….………..36
Série TD N°2 ………………………………………………………………………………………………….………..42
Série TD N°3 ………………………………………………………………………………………………….………..46
Série TD N°4 ………………………………………………………………………………………………….………..49
Références bibliographique …………………………………………………………………………………….54

COURS ET EXERCICES DE THERMODYNAMIQUE APPROFONDIE
3
INTRODUCTION
Ce cours s’adresse principalement aux étudiants de la troisième année licence de la faculté
de technologie. Son usage est évidemment possible pour les étudiants de génie chimie,
biologie. Connaître la thermodynamique fondamentale est essentiel pour comprendre le
fonctionnement de nombreuses transformations thermodynamiques , et en particulier de la
plupart des transformations a base du potentiel chimique . On utilisera une définition
classique de la thermodynamique basée sur l’échange sous forme de chaleur ou du travail
d’un système avec l’extérieure . La thermodynamique correspond à une branche de la
physique qui étudie le comportement thermique des corps, plus exactement les
mouvements de chaleur. De façon plus générale, la thermodynamique s'intéresse à l'étude
de l'énergie (en particulier l'énergie interne) et de ses transformations. L'objectif visé à
travers l’enseignement de cette matière est de familiariser l’étudiant avec le traitement des
processus de réversibilité et d’irréversibilité des systèmes énergétiques ainsi que l'étude
énergétique de fonctionnement des différents machines thermodynamique. L'étude
thermodynamique des corps comprend notamment la conception et la validation de
modèles du comportement thermique des corps, les équations d'état, établies à partir de
valeurs expérimentales. En pratique, les équilibres prédits par la thermodynamique
peuvent être contrariés par l'influence du temps (l'obtention de l'équilibre
thermodynamique pourrait parfois nécessiter un temps infini) et sont régis par des
cinétiques (Arrhénius).
Le présent travail traite les chapitres suivant :
Chapitre I : Rappels de thermodynamique
Chapitre II : Introduction thermodynamique sur le théorème des phases
Chapitre III :Les solutions et les mélanges
Chapitre IV :Les systèmes binaires