THERMODYNAMIQUE CHAP I : ETATS DE LA MATIÈRE I
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THERMODYNAMIQUE CHAP I : ETATS DE LA MATIÈRE I. II. III. IV. V. VI. INTRODUCTION 1. Echelle macroscopique 2. Echelle mésoscopique 3. Echelle microscopique DESCRIPTION D’UN SYSTÈME 1. Etude thermodynamique 2. Propriétés 3. Variables ou grandeurs ou paramètres thermodynamiques a) Définition b) Classification c) Propriétés EQUILIBRE D’UN SYSTÈME 1. Définition a) Equilibre interne b) Equilibre avec l’extérieur 2. Equation d’état a) Cas du gaz parfait b) Généralisation, fonction d’état 3. Température Celsius et température absolue a) Equilibre thermique et température b) Réalisation d’un thermomètre c) Thermomètre à GP d) Différénts thermomètres MODÈLE MACROSCOPIQUE DU GP 1. Isothermes du GR en coordonnées d’Amagat, interprétation. 2. Mélange idéal de GP, pressions partielles, fractions molaires, masse molaire, densité FLUIDES RÉELS ET PHASES CONDENSÉES 1. Equation d’état de Van der Waals 2. Dilatation et compressibilité d’un fluide. a) Rappel sur les formes différentielles i. Fonction à une variable ii. Fonction à 2 variables b) Coefficients thermoélastiques d’un fluide i. Coefficient de dilatation isobare ii. Coefficient de compressibilité isotherme c) Cas du gaz parfait d) Phases condensées :équation d’état., définition de λ, µ. CHANGEMENTS D’ÉTATS PHYSIQUES DU CORPS PUR 1. Vocabulaire 2. Courbe d’analyse thermique 3. Diagramme P=f(T).Point triple. Point critique. 4. Diagramme d’état en coordonnées de Clapeyron a) Tracé b) Théorème des moments CHAP II : ÉVOLUTION D’UN SYSTÈME FERMÉ I. ÉTAT D’UN SYSTÈME, TRANSFORMATION D’UN SYSTÈME 1. État d’un système 2. Transformations 3. Irréversibilités a) Diffusion b) Conduction thermique c) Transfert de volume d) Conduction électrique e) Conclusion 4. Transformations idéales : modélisation a) Transfo infiniment lente b) Transfo réversible II. ÉCHANGES ÉNERGÉTIQUES 1. Travail des forces de pression a) déf du travail et propriétés b) travail des forces de pression c) Expression à partir d’un cas particulier d) Rq 2. Transfo particulières i. Monobare ii. Réversible iii. Isobare iv. Isochore e) Représentation 3. Puissance mécanique, puissance utile 4. Transfert thermique, chaleur échangée a) Introduction b) Transfo particulières i. Monotherme ii. Isotherme iii. Adiabatique 5. Puissance thermique a) Déf b) Propriétés, résistance thermique c) Température de contact CHAP III: PREMIER PRINCIPE I. II. GÉNÉRALITÉS 1. Énergie totale d’un système 2. Énoncé général du 1er principe APPLICATION DU 1ER PRINCIPE À DES TRANSFORMATIKONS PARTICULIÈRES 1. Adiabatique 2. Isochore a) Le système n’est soumis qu’à des forces de pression b) Autres cas 3. Transformation monobare, fonction enthalpie. III. IV. I. EXPRESSION DE L’ÉNERGIE INTERNE DANS LE CAS D’UN CORPS PUR MONOP^HASÉ 1. Cas où seules les forces de pression travaillent 2. Autres cas 3. Cas du gaz parfait :1ère loi de Joule 4. Cas du gaz de Van der Waals 5. Cas d’une phase condensée EXPRESSION DE L’ENHALPIE DANS LE CAS D’UN CORPS PUR MONOPHASÉ 1. Cas où seules les forces de pression travaillent 2. Cas du gaz parfait :2ème loi de Joule 3. Relation de Mayer pour un G.P. ; expression de Cp et Cv en fonction de γ. 4. Enthalpie d’une phase condensée 5. Enthalpie de changement de phase d’un corps pur à P et T fixées : ∆rH, L, l. APPLICATION DU PREMIER PRINCIPE 1. Détente de Joule Gay-Lussac i. Description ii. Analyse 2. Transformations d’un gaz parfait i. Isochore ii. Monobare iii. Monotherme iv. Isotherme v. Adiabatique quelconque vi. Adiabatique infiniment lente. a. Loi de Laplace b. Autres formes de la loi. vii. Comparaison des pentes d’une adiabatique et d’une isotherme 3. Mesure de γ par la méthode de Rückhard 4. Calorimétrie i. Mesures de chaleurs massiques de solides ou de liquides a. Généralités b. Méthode des mélanges c. Méthode avec apport de travail utile i. En statique ii. En dynamique CHAP IV: 2nd PRINCIPE RÉVISIONS DU 1er PRINCIPE I. II. III. ENTROPIE ET 2nd PRINCIPE IDENTITÉ THERMODYNAMIQUE 1. Corps pur monophasé 2. Autres systèmes 3. Deuxième forme de l’identité thermodynamique EXEMPLES DE CALCULS DE VARIATION D’ENTROPIE 1. Méthode générale 2. Transfert thermique entre un solide et une source de chaleur monotherme 3. Transfert thermique entre deux corps 4. Paroi fixe en contact avec deux sources de chaleur monothermes, en régime stationnaire. 5. Entropie d’un GP Variables T,P Variables T ,V 6. Transformations particulières du GP Isochore Isobare Isotherme Isentropique 7. Changement d’état isobare et isotherme d’un corps pur IV. V. TRANSFORMATION MUTUELLE TRAVAIL-CHALEUR 1. Transformation de travail en chaleur 2. Transformation de chaleur en travail APPLICATION DU 2ND PRINCIPE AUX CYCLES DITHERMES 1. Définition 2. Propriétés 3. Diagramme de Raveau 4. Moteurs dithermes Théorème de Carnot Moteur à 4 temps Comparaison du moteur à 4 temps avec le cycle de Carnot le plus proche
