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Physique

Questions de cours et exercices : Machines thermiques

• Étude générale
• Principe et représentation d'une machine thermique
• Diagramme de Watt (P-V)
• Bilan énergétique
• Bilan entropique - Inégalité de Clausius
• Machine monotherme
• Efficacité, rendement
• Cogénération
• Machines dithermes usuelles
• Moteur ditherme
• Réfrigérateur
• Pompe à chaleur
• Théorème de Carnot
• Cycle de Carnot
• Exemple de moteur à combustion

Questions de cours seulement : Le champ magnétique

• Le champ magnétique
• Notion de champ : champ scalaire et champ vectoriel
• Champ stationnaire, champ uniforme
• Sources du champ magnétique : aimants et courants électriques
• Cartes de champ magnétique : cartographie magnétique
• Ligne de champ ; orientation
• Cartes de champ ; visualisation (limaille de fer, boussoles)
• Propriétés générales des lignes de champ
• Champ magnétique créé par un aimant
• Allure de quelques cartes de champ : aimant droit, aimant en U
• Champ magnétique terrestre : la boussole
• Modèle de l'aimant terrestre ; déclinaison et inversions
• Champ magnétique créé par des courants électriques dans un circuit
• Quelques propriétés : lignes fermées, règle de la main droite
• Allure de cartes de champ usuelles : fil rectiligne infini, spire de courant, bobine longue (solénoïde)
• Réaliser un champ quasi uniforme : entrefer, solénoïde, bobines de Helmholtz
• Modèle du solénoïde infini : $\vec{B} = \mu_0 n I \vec{u}_z$
• Moment magnétique
• Moment magnétique d'une spire : vecteur surface, moment magnétique $\vec{m} = i \vec{S}$
• Moment magnétique d'une bobine
• Moment magnétique d'un aimant ; ordres de grandeur

Questions de cours seulement : Statique des fluides

• La particule de fluide
• Concept de particule de fluide : définition et propriétés
• Forces surfaciques et forces volumiques : définition, exemples
• Densité volumique de force de pesanteur
• Résultante des forces de pression en 1D et 3D
• Équation locale de la statique des fluides

Questions de cours

Machines thermiques

1. Qu'est-ce qu'une machine thermique ? Donner une représentation schématique en précisant les différents transferts énergétiques (travail et chaleurs).
2. Qu'est-ce qu'un diagramme de Watt ? Comment se représente un cycle thermique dans le diagramme (P,V) ? Quelle est l'interprétation graphique du travail net ?
3. Établir le bilan énergétique pour une machine thermique sur un cycle complet.
4. Énoncer l'inégalité de Clausius pour une machine thermique. Que devient-elle pour une machine réversible ?
5. Définir le rendement (ou l'efficacité) d'une machine thermique. Quelle est la différence entre rendement et efficacité ?
6. Qu'est-ce qu'une machine monotherme ? Peut-elle fonctionner comme moteur ? Justifier par le deuxième principe.
7. Décrire les trois types de machines dithermes (moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur). Définir leurs rendements ou efficacités respectifs.
8. Énoncer le théorème de Carnot. Qu'est-ce qu'un cycle de Carnot ? Quel est son intérêt ?

Magnétisme et Induction

9. Définir la notion de champ. Quelle est la différence entre un champ scalaire et un champ vectoriel ? Donner un exemple de chacun en magnétisme.
10. Qu'est-ce qu'une ligne de champ magnétique ? Comment s'oriente-t-elle ? Quelles sont les propriétés générales des lignes de champ magnétique ?
11. Quelles sont les deux sources principales du champ magnétique ? Comment visualise-t-on les lignes de champ magnétique expérimentalement ?
12. Décrire l'allure du champ magnétique créé par un aimant droit et par un aimant en U. Où se situe le champ le plus intense ?
13. Décrire le champ magnétique créé par un fil rectiligne infini parcouru par un courant. Énoncer la règle de la main droite pour déterminer l'orientation du champ.
14. Décrire le champ magnétique créé par une spire de courant et par un solénoïde long. Comment s'orientent les lignes de champ ? Donner l'expression du champ à l'intérieur d'un solénoïde infini.
15. Définir le moment magnétique d'une spire et d'une bobine. Que représente le vecteur surface d'une spire ? Comment s'exprime le moment magnétique ?
16. Comment peut-on réaliser un champ magnétique quasi uniforme ? Citer au moins trois méthodes (entrefer, solénoïde, bobines de Helmholtz).

Statique des fluides

17. Qu'appelle-t-on une particule de fluide ? Quelles sont ses principales propriétés ?
18. Quels sont les deux grands types de forces s'exerçant sur un fluide ? Donner la définition et des exemples de chacun.
19. Établir l'expression de la densité volumique de force de pesanteur exercée sur un fluide.
20. Comment exprime-t-on la résultante des forces de pression sur un volume de fluide en 1D et en 3D ?
21. Énoncer l'équation locale de la statique des fluides.
22. Établir l'équation locale de la statique des fluides à partir du principe fondamental de la dynamique appliqué à une particule de fluide au repos.
23. Dans le cas où la seule force volumique est le poids, quelle forme prend l'équation locale de la statique des fluides ?
24. Comment l'équation locale de la statique des fluides se simplifie-t-elle lorsque l'axe vertical est orienté vers le haut ?

Chimie

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Sciences de l'Ingénieur

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