Bougherra, Hadda Eps Berradj (1)

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE CHIMIE
Module : Thermodynamique
Niveau : 1ere Sciences technologie (S.T)
Dr Bougherra Hadda Eps Berradj
THERMODYNAMIQUE
Résumés de cours et exercices corrigés
Année universitaire 2021/2022

Préface
Ce polycopié est destiné aux étudiants de première année du système Licence-Master-
Doctorat (L.M.D), spécialité : Sciences et Technologie (S.T). Il comporte un rappel de cours
et des exercices résolus sur les différents chapitres du module chimie 2 (thermodynamique).
Le polycopié est réparti en six chapitres : Le premier chapitre introduit les généralités sur la
thermodynamique avec un rappel de notions mathématiques ainsi que quelques définitions en
rapport avec la thermodynamique en général. Le deuxième chapitre comporte la notion de
température et de chaleur, la calorimétrie ainsi que le travail. Le troisième chapitre présente le
premier principe de la thermodynamique. Le quatrième chapitre montre les applications du
premier principe de la thermodynamique à la chimie. Le cinquième chapitre illustre les bases
fondamentales du second et du troisième principe de la thermodynamique ainsi que les
machines thermiques. Le dernier chapitre présente l’énergie et l’enthalpie libres ainsi que les
critères d’évolution d’un système.
L’ensemble des exercices résolus devrait permettre aux étudiants un entrainement efficace
dans le souci de faciliter au maximum la compréhension des cours et des TD et par
conséquent à l’effet de consolider leurs connaissances. Comme pour tous les exercices
autocorrectifs, les solutions profitent plus aux étudiants qui fournissent l’effort nécessaire
pour réfléchir et essayer de résoudre les exercices proposés.

Liste des abréviations et symboles
: chaleur spécifique molaire
 : chaleur spécifique massique
 : chaleur spécifique molaire à pression constante
 : chaleur spécifique molaire à volume constant
C : capacité calorifique
 : capacité calorifique a pression constante
 : capacité calorifique a volume constant
 : chaleur spécifique d’eau
d : dérivée totale
e : coefficient de performance
F : énergie libre
G : enthalpie libre
H : enthalpie
 : constante d’équilibre à pression constante
 : chaleur latente de vaporisation
 : chaleur latente de fusion
m : masse
M : masse molaire
n : nombre de moles
P : pression
 : pression externe
 : pression partielle
Q : quantité de chaleur
: quantité de chaleur à pression constante
 : quantité de chaleur à volume constant
R : constante des gaz parfaits
S : entropie
T : température
 : température de fusion
 : température de vaporisation
 : température extérieur
 : température d’équilibre

U : énergie interne
V : volume
 : travail réversible
 : travail irréversible
 : fraction molaire du constituant i
 (i) : fraction massique du constituant i
 (i) : fraction molaire du constituant i
: dérivée partielle
: rendement du cycle
: densité
: coefficient adiabatique
ξ : degré d’avancment
α : coefficient de dissociation

Sommaire
CHAPITRE I : Généralités sur la thermodynamique
I- Définitions et concepts de base .............................................................................................. 1
I-1- Définitions des systèmes thermodynamiques et le milieu extérieur ................................... 1
I-2- Etat d’un système thermodynamique .................................................................................. 1
I-3- Fonctions d’état ................................................................................................................... 2
I-4- Etat d’équilibre d’un système .............................................................................................. 2
I-5- Transformation d’un système thermodynamique ................................................................ 2
I-5- 1- Transformation isotherme ............................................................................................... 2
I-5- 2- Transformation isobare ................................................................................................... 2
I-5- 3- Transformation isochore………………………………………………………………...2
I-5- 4- Transformation adiabatique……………………………………………………………..2
I-5- 5- Transformation réversible ............................................................................................... 2
I-5-6- Transformation irréversible ............................................................................................. 3
I-5-7- Transformation cyclique .................................................................................................. 3
I-6- Equation d’état des gaz parfaits .......................................................................................... 3
I-7- Equation d’état des gaz réels (Van Der Waals) ................................................................... 3
I-8- Mélange des gaz parfaits ..................................................................................................... 4
Exercices et solutions ............................................................................................................... 5
CHAPITRE II : Température, chaleur, calorimétrie et travail
I- Température .......................................................................................................................... 12
II- Chaleur ............................................................................................................................... 12
II-1- Définition de la chaleur .................................................................................................... 12
II-2- Types de chaleur .............................................................................................................. 12
II-2-1- Chaleur sensible ............................................................................................................ 12
II-2-2- Chaleur latente .............................................................................................................. 13
II-3- Calorimétrie ..................................................................................................................... 13
II-3-1- Définition de calorimétrie ............................................................................................. 13
II-3-2- Valeur en eau du calorimètre ....................................................................................... 14
III- Travail ................................................................................................................................ 14
III-1- Définition ........................................................................................................................ 14
III-2- Expression générale du travail des forces de pression.................................................... 14
Exercices et solutions ............................................................................................................. 15