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Document de 98 ko, dans Mathématiques/2025-2026/programme de colle

Equilibre diphasé d'un corps pur

Savoirs :

• utiliser le vocabulaire approprié pour décrire un changement d'état
• définir le titre en vapeur et le titre en liquide d'un système diphasé
• définir l'enthalpie $\Delta h(T)$ et l'entropie $\Delta s(T)$ de changement d'état
• citer la relation entre l'enthalpie et l'entropie de changement d'état

Savoir-faire :

• Lire et exploiter un diagramme $(p,T)$
• Lire et exploiter un diagramme $(p,v) $
• Déterminer la composition d'un système diphasé liquide-vapeur à partir de sa position dans le diagramme $(p,v)$ (règle des moments)
• Réaliser des bilans énergétiques et entropiques mettant en jeu des changements d'état

Machines thermiques

Savoirs :

• donner le sens des échanges d'énergie pour un moteur/récepteur ditherme
• définir le rendement ou l'efficacité d'une machine
• énoncer le théorème de Carnot
• citer quelques ordres de grandeur de rendements et d'efficacités pour des machines réelles actuelles
• expliquer le principe de la cogénération
• relier le sens de parcours d'un cycle dans le diagramme $(p,V)$ au fonctionnement moteur/récepteur

Savoir-faire :

• analyser un dispositif concret et le modéliser par une machine cyclique ditherme
• identifier les sources chaude/froide, l'énergie «utile»/«payée»
• exprimer le premier et le second principe pour un cycle
• déterminer l'expression du rendement ou de l'efficacité maximal(e) réversible (théorème de Carnot)
• représenter une transformation donnée ou un cycle dans un diagramme $(p,V)$
• calculer les transferts d'énergie pour chaque étape du cycle afin d'en déduire le rendement/efficacité

Premier principe : bilans d'énergie

Savoirs :

• définir une transformation, adiabatique, isochore, isotherme, isobare, monotherme, monobare
• définir une transformation quasi-statique
• exprimer le travail des forces de pression au cours d'une transformation infinitésimale, ou entre un état initial et un état final
• citer les trois formes de transfert thermique
• énoncer le premier principe de la thermodynamique
• définir la fonction d'état enthalpie
• exprimer du premier principe sous forme d'un bilan d'enthalpie pour une transformation monobare
• justifier que $H_{m} = H_{m}(T)$ pour un gaz parfait (seconde loi de Joule) ou une phase condensée incompressible et indilatable
• définir la capacité thermique à pression constante

Savoir-faire :

• exploiter les conditions imposées par le milieu extérieur pour déterminer l'état d'équilibre final et la nature de la transformation
• calculer le travail des forces de pression pour une transformation donnée
• exploiter le premier principe pour déterminer l'état d'équilibre final
• exploiter le premier principe pour déterminer un travail ou un transfert thermique
• exploiter le premier principe pour déterminer une grandeur thermodynamique

Second principe : bilans d'entropie

Savoirs :

• définir une transformation réversible d'un système
• énoncer le second principe de la thermodynamique
• interpréter qualitativement l'entropie en termes de désordre statistique à l'aide de la formule de Boltzmann
• citer la loi de Laplace et ses conditions d'application
• citer les deux premières identités thermodynamiques (différentielles des fonctions d'état $U(S,V)$ et $H(S,p)$)

Savoir-faire :

• définir un système fermé et réaliser pour ce système un bilan d'entropie
• analyser le cas particulier d'un système en évolution adiabatique
• utiliser une expression fournie de la fonction d'état entropie, ou de sa variation, dans le cas d'un gaz parfait ou d'une phase condensée idéale
• relier l'irréversibilité d'une transformation à une ou plusieurs causes physiques

Equilibre diphasé d'un corps pur

Savoirs :

• utiliser le vocabulaire approprié pour décrire un changement d'état
• définir le titre en vapeur et le titre en liquide d'un système diphasé
• définir l'enthalpie $\Delta h(T)$ et l'entropie $\Delta s(T)$ de changement d'état
• citer la relation entre l'enthalpie et l'entropie de changement d'état

Savoir-faire :

• Lire et exploiter un diagramme $(p,T)$
• Lire et exploiter un diagramme $(p,v) $
• Déterminer la composition d'un système diphasé liquide-vapeur à partir de sa position dans le diagramme $(p,v)$ (règle des moments)
• Réaliser des bilans énergétiques et entropiques mettant en jeu des changements d'état

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