Sup PCSI 1 Année 2012/2013 PROGRAMME DE COLLE n°23

Sup PCSI 1
Année 2012/2013
PROGRAMME DE COLLE n°23
Semaine du 1/04 au 8/04
Le lundi 1° avril est férié (et ce n’est pas un poisson).
THERMODYNAMIQUE
K Changement de phase des corps purs.
I Approche descriptive : définitions et vocabulaire ; l'équilibre liquide-vapeur : vapeurs sèches et vapeurs saturantes ;
diagramme d'équilibre (P, T) : domaines de stabilité, courbes d’équilibres, point triple, point critique ; notion de variance ;
transitions de phase d’un corps pur : paliers de transition. Titre massique et titre molaire.
II Diagramme (P, V) pour l'équilibre liquide vapeur : isothermes d'Andrews, courbe de saturation.
Théorème des moments.
III Etude thermodynamique du changement de phase :
Fonctions d'état d'un corps pur diphasé.
Enthalpie de transition de phase, entropie de transition de phase. Relation au point triple.
Variations des fonctions d'état.
Diagramme (T, S) pour l'équilibre liquide vapeur.
Expressions des fonctions d'état pour un mélange liquide-vapeur. Exemple(s) d'application.
Polycopié : retard aux changements d’état : phénomène de surfusion ; vapeur sursaturante…
L MACHINES THERMIQUES
I Variation d'entropie dans les processus irréversibles : cas des transformations cycliques, inégalité de Carnot Clausius,
démonstration de l'énoncé de Kelvin à partir du second principe.
II Moteurs thermiques dithermes : introduction, rendement, théorème de Carnot,
III Etude générale des machines dithermes : étude des différents cas envisageables, détermination des cas intéressants.
IV Etude des machines frigorifiques : principe général, réfrigérateur (ou machine à air conditionné) : schéma énergétique,
calcul de l’efficacité, principe du réfrigérateur à compression, pompe à chaleur : schéma énergétique, calcul de l’efficacité.
L'étude du moteur à explosion (cycle de Beau de Rochas), traitée dans un chapitre précédent, est à nouveau à l'ordre du jour...
V Cas d’une machine fonctionnant avec une pseudo-source : problématique, exemple : mise en route d’un système de
climatisation.Aucune mémorisation sur ce dernier chapitre, qui ne constitue qu’un exemple méthodologique.
Tout exercice sur l'application du premier et du second principe aux machines thermiques
(y compris avec transition de phase).
ELECTROSTATIQUE
(la partie magnétostatique ne sera traitée que plus tard dans l'année)
Mise en garde : les notions sur l’électromagnétisme apportées durant les études secondaires sont très limitées. Les élèves
n’ont que très peu de connaissances à l’arrivée en Sup sur les champs électrique et magnétique. Il ne connaissent pas la
notion de potentiel électrostatique.
Introduction
A Interactions électrostatiques, charges, champ électrostatique : approche descriptive.
I Loi de Coulomb : interaction entre deux charges ponctuelles. Principe de superposition. Introduction du champ
électrostatique, expression du champ créé par une charge, par un système de charges discrètes. application : calcul du champ
créé dans le plan médiateur d’un système de deux charges.
II Charges. Modèles de répartition : charge élémentaire. modèles de distributions : charges ponctuelles, modélisation
mésoscopique : distributions continues, densités de charge. Distributions volumiques, surfaciques et linéiques.
III Propriétés de symétrie de E : symétries et invariances d'une distribution de charge, plan de symétrie et d’antisymétrie :
conséquences sur la direction de E. Invariance d’une distribution : conséquence sur la dépendance des composantes de E vis
à vis des coordonnées. Exemple : étude géométrique du champ créé par un segment uniformément chargé.
IV Calcul direct de E par intégration :
Expression de E pour des distributions volumiques, surfaciques ou linéiques.
Exemples : Champ créé par un segment uniformément chargé. Cas limite du fil infini.
Champ sur l’axe d’un disque uniformément chargé.
Toute étude électrostatique spontanément doit spontanément commencer par la séquence suivante :
Analyse des plans de symétrie de la distribution -> détermination de la direction de E
Analyse des invariances de la distribution -> détermination des coordonnées intervenant dans les expressions