Systèmes ouverts en régime stationnaire Systèmes ouverts en

Mardi 01/09/15
Accueil des élèves, présentation de l’année scolaire, trombinoscope
Ramassage du DM de rentrée
Systèmes ouverts en régime stationnaire
I. Retour sur les principes de la thermodynamique
1) Principe zéro
2) Premier principe
3) Premier principe écrit avec l’enthalpie
4) Expressions de l’énergie interne et de l’enthalpie
5) Deuxième principe
6) Expressions de l’entropie
7) Troisième principe
II. Etude de systèmes ouverts en régime stationnaire
1) Présentation
2) Bilan de masse
TD thermodynamique : n°1 (Calorimétrie), n°2 (1 kilo de plumes et 1 kilo
de plomb) à préparer pour le 02/09/15 ; n°3 (Cycle Diesel pour un gaz
parfait), n°4 (Etude d’un conditionneur d’air) à préparer pour le 03/09/15
DL n°1 pour le 16/09/15 : Machines à écoulement permanent (Mines PSI
2015) ; Diffusion de neutrons (ENSTIMM 2001), QO : du gravier pour
faire fondre la neige
Pour Emilien : purification physique par fusion de zone
Les maths de la semaine : Périmètres et surfaces à 2D
Mercredi 02/09/15
Systèmes ouverts en régime stationnaire
II. Etude de systèmes ouverts en régime stationnaire
3) Premier principe industriel
4) Deuxième principe industriel
5) Deuxième écriture des principes industriels
III. Utilisation de diagrammes (T,s) pour l’étude des machines
thermiques
1) Remarque sur les machines thermiques
2) Rappels sur les changements de phase
3) Diagramme (T,s)
4) Exemple
5) Application
IV. Utilisation de diagrammes (P,h) pour l’étude des machines
thermiques
1) Diagramme (P,h)
2) Exemple
3) Application
V. L’indispensable
Jeudi 03/09/15
Systèmes de coordonnées
I. Introduction

II. Coordonnées et vecteurs directeurs
1) Coordonnées cartésiennes
2) Coordonnées cylindriques
3) Coordonnées sphériques
III. Eléments de ligne, de surface et de volume
1) En coordonnées cartésiennes
2) En coordonnées cylindriques
3) En coordonnées sphériques
Question ouverte de thermodynamique : Boisson fraîche ?
Explication de l’approche par compétences (s’approprier, analyser,
réaliser, valider, communiquer)
Thermodynamique : n°1 (Calorimétrie), n°2 (1 kilo de plumes et 1 kilo de
plomb), n°3 (Cycle Diesel pour un gaz parfait) à préparer pour le
04/09/14 ; n°4 (Etude d’un conditionneur d’air)
Diffusion de particules
I. Présentation
1) De la thermodynamique à la diffusion
2) L’échelle mésoscopique
3) Les transports de particules
II. Bilans de particules
1) Nombre de particules traversant une surface
2) Bilan de particules unidimensionnels sans sources internes
Lundi 07/09/15
Diffusion de particules
II. Bilans de particules
3) Bilan de particules unidimensionnels avec sources internes
4) La divergence
5) Généralisation des bilans en géométrie quelconque
III. Equation de la diffusion
1) Loi de Fick
2) Le gradient
3) Diffusion en régime quelconque
4) Diffusion en régime stationnaire en l’absence de source internes
5) Diffusion unidimensionnelle en l’absence de sources internes
6) Généralisation en géométrie quelconque
IV. Approche microscopique du phénomène de diffusion
1) Mouvement brownien
2) Marche au hasard unidimensionnelle
3) Distance quadratique moyenne et coefficient de diffusion
4) Lien avec la diffusion
a) Pic de diffusion
b) Justification de la loi de Fick
V. L’indispensable
Thermodynamique : n°5 (Une machine thermique expérimentale)
Les maths de la semaine : Surfaces et volumes à 3D

Mardi 08/09/15
TP n°1 : Détermination d’un coefficient de frottement
Découverte du matériel et proposition de protocole
Pour les 5/2 : Haut-parleur
Mercredi 09/09/15
Thermodynamique : n°5 (Une machine thermique expérimentale), n°6
(Dialyse)
Jeudi 10/09/15
Diffusion de particules
IV. Approche microscopique du phénomène de diffusion
1) Mouvement brownien
2) Marche au hasard unidimensionnelle
3) Distance quadratique moyenne et coefficient de diffusion
4) Lien avec la diffusion
a) Pic de diffusion
b) Justification de la loi de Fick
V. L’indispensable
Thermodynamique : n°7 (Diffusion de particules dans un axone)
Diffusion thermique
I. Bilans d’énergie
1) Les différents transferts thermiques
2) Flux thermique à travers une surface
3) Premier principe unidimensionnel sans sources internes
4) Source internes
5) Premier principe unidimensionnel avec sources internes
6) Généralisation en géométrie quelconque
II. Equation de la diffusion (ou de la chaleur)
1) Loi de Fourier
2) Equation de la diffusion en régime quelconque
Lundi 14/09/15
Diffusion thermique
II. Equation de la diffusion (ou de la chaleur)
3) Diffusion unidimensionnelle en l’absence de sources internes
4) Généralisation des bilans en géométrie quelconque
5) Exemples de conditions aux limites
6) Généralisation en géométrie quelconque
III. Diffusion en régime stationnaire sans sources internes ni travail
1) Conservation du flux thermique, exemple unidimensionnel
2) Résistance thermique, analogie avec l’électrocinétique
3) Associations de résistances
4) Conservation du flux thermique, exemple en géométrie
sphérique
5) Résistance diffusive
IV. Approche descriptive du rayonnement thermique
1) Présentation
2) Loi de Wien
3) Loi de Stephan
4) Puissance solaire surfacique au niveau de la Terre
Les maths de la semaine : Equations différentielles du premier ordre

Mardi 15/09/15
TP n°1 : Détermination d’un coefficient de frottement
Utilisation des protocoles des autres groupes, améliorations
Mercredi 16/09/15
Diffusion thermique
IV. Approche descriptive du rayonnement thermique
5) Température moyenne sur la Lune
6) Température moyenne sur la Terre
V. L’indispensable
Thermodynamique : n°9 (Sensation de chaud), n°10 (Effet Joule dans une
plaque conductrice), n°12 (Ailette de refroidissement)
DL n°2 pour le 30/09/15 : Simple et double vitrage (Air PC 202), Analyse
documentaire : Les forces de marées
Jeudi 17/09/15
Cinématique du changement de référentiel
1) Référentiel ? Observateur ? Base ? Repère ?
2) Temps relatif et temps absolu
3) Changements de référentiel, position du problème
4) Cas d’un référentiel mobile en translation rectiligne uniforme ;
transformation de Galilée
5) Cas d’un référentiel mobile en translation quelconque
Questions ouvertes de thermodynamique : L’art de travailler le verre,
Comportement social thermorégulateur des manchots, Comment se
réchauffer les mains (début)
Lundi 21/09/15
Cinématique du changement de référentiel
6) Cas d’un référentiel mobile en rotation uniforme
7) Synthèse
8) L’indispensable
Thermodynamique : n°11 (Conduction thermique entre deux demi-
sphères concentriques), n°13 (Température d’un astéroïde)
Mécanique du point et du solide : n°1 (Mesure de la vitesse de la neige)
Les maths de la semaine : Equations différentielles du deuxième ordre
Mardi 22/09/15
TP n°1 : Détermination d’un coefficient de frottement
Etude des résultats, incertitudes
Mercredi 23/09/15
Dynamique en référentiel non galiléen
I. Dynamique en référentiel non galiléen
1) Cas d’un référentiel mobile en translation quelconque
2) Cas d’un référentiel mobile en rotation uniforme
II. Les référentiels classiques sont-ils galiléens ?
1) Le référentiel de Copernic
2) Le référentiel géocentrique
3) Le référentiel terrestre
Thermodynamique : n°12 (Ailette de refroidissement) FIN

Mécanique du point et du solide : n°2 (Glissement d’une gomme sur un
cahier)
Jeudi 24/09/15
Dynamique en référentiel non galiléen
III. Equilibre d’un fluide en référentiel non-galiléen
1) Rappels de statique des fluides en référentiel galiléen
2) Statique des fluides en référentiel non galiléen
3) Equilibre d’un liquide incompressible dans un référentiel non
galiléen
IV. L’indispensable
Mécanique du point et du solide : n°4 (Pendule simple dans un ascenseur),
n°5 (Une attraction foraine sans dangers ?)
Questions ouvertes de thermodynamique : Comment se réchauffer les
mains (fin)
Samedi 26/09/15
DS n°1 : Des planètes habitables (Capes 2015, AD) ; Bilan thermique
d’une maison climatisée (CCP MP 2013) ; Etude d’un skieur (ESIGTEL
2000)
DS n°1 * : Des planètes habitables (Capes 2015, AD) ; Le chant des
verres (X PC 2007)
Lundi 28/09/15
Approche descriptive du fonctionnement d’un
véhicule à roues (2,5 h max)
I. Rappels de Sup
1) Solide en rotation autour d’un axe fixe
2) Contact entre deux solides
3) Lois de Coulomb
II. Roulement sans glissement d’une roue
1) Vitesse de glissement et vitesse angulaire
2) Loi de Coulomb
III. Véhicule à roues tracté par une force extérieure, cas du véhicule à
un essieu (2 roues)
1) Force de traction
2) Application du TRC au véhicule
3) Application du TPC au véhicule
4) Application du TMC à une roue
5) Et si les roues étaient bloquées ?
IV. Véhicule à roues motrices, cas du véhicule à 2 essieux (4 roues)
1) Au repos, sur un sol horizontal
2) Application du TRC au véhicule
3) Application du TPC au véhicule
4) Application du TMC à une roue avant
V. L’indispensable
Les maths de la semaine : Incertitudes
Mardi 29/09/15
TP n°2 : Filtres passe-bas
Mercredi 30/09/15
Mécanique du point et du solide : n°3 (Portière mal fermée), n°6
(Aquarium dans un véhicule en accélération), n°7 (Satellite dans la soute
d’une navette), n°8 (Forme de la Terre)