Questions de cours et exercices : Statique des fluides
Forces volumiques et surfaciques
Calcul de la résultante des forces de pression : poussée d'Archimède, calcul par intégration
Équation fondamentale de la statique des fluides
Cas des fluides incompressibles, cas de l'atmosphère isotherme
Interprétation statistique, facteur de Boltzmann
Questions de cours seulement : Champ magnétique, force de Laplace, induction
Sources de champ magnétique, plans de symétrie et d’antisymétrie pour la distribution des courants, moment magnétique
Force de Laplace
Action d'un champ magnétique uniforme sur une tige en translation (rails de Laplace), sur un cadre en rotation, sur un aimant. Moment et énergie potentielle.
Démontrer l'existence et l'expression de la poussée d'Archimède. Quelles sont les hypothèses?
Démontrer l'équation fondamentale de la statique des fluides.
Exprimer l'équivalent volumique des forces de pression. En déduire la forme vectorielle de l'équation fondamentale de la statique des fluides.
Appliquer l'équation fondamentale de la statique des fluides à un liquide incompressible. En déduire un ordre de grandeur de la variation de pression sur une dizaine de mètres.
Appliquer l'équation fondamentale de la statique des fluides à l'atmosphère isotherme. En déduire un ordre de grandeur de la variation de pression sur une dizaine de mètres.
Exprimer la loi de Boltzmann. En discuter la signification pour l'atmosphère isotherme.
Définir les plans de symétrie et d'antisymétrie pour la distribution des courants. Que peut-on dire du champ magnétique sur ces plans? Pour une spire ou un solénoïde (au choix du colleur), quels sont les plans de symétrie/antisymétrie? En déduire l'allure des lignes de champ.
Énoncer la force de Laplace. Déterminer la force exercée sur une tige, parcourue par un courant I, immobile dans un champ $\overrightarrow{B}$ uniforme. Si elle peut se déplacer, quelle est la puissance de la force?
Définir le moment magnétique d'un circuit électrique, d'un aimant. Déterminer le couple, par rapport à son axe de rotation, exercé sur un cadre fixé par une liaison pivot, parcouru par un courant $I$, positionné dans un champ $\overrightarrow{B}$ uniforme orthogonal à l'axe.
Définir le moment magnétique d'un circuit électrique, d'un aimant. À partir de l'expression du couple, déterminer l'énergie potentielle et les positions d'équilibre d'un cadre, parcouru par un courant $I$ et fixé à un axe de rotation, positionné dans un champ $\overrightarrow{B}$ uniforme orthogonal à l'axe.
Définir le flux magnétique d'un champ magnétique à travers un circuit fermé. Énoncer la loi de Lenz et la loi de Faraday.
Définir l'inductance propre d'un circuit électrique. Grâce à la loi de Faraday, déterminer le modèle électrique complet d'une spire (de résistance non nulle).
Questions de cours et exercices : Statique des fluides
Forces volumiques et surfaciques
Calcul de la résultante des forces de pression : poussée d'Archimède, calcul par intégration
Équation fondamentale de la statique des fluides
Cas des fluides incompressibles, cas de l'atmosphère isotherme
Interprétation statistique, facteur de Boltzmann
Questions de cours
Démontrer l'existence et l'expression de la poussée d'Archimède. Quelles sont les hypothèses?
Démontrer l'équation fondamentale de la statique des fluides.
Exprimer l'équivalent volumique des forces de pression. En déduire la forme vectorielle de l'équation fondamentale de la statique des fluides.
Appliquer l'équation fondamentale de la statique des fluides à un liquide incompressible. En déduire un ordre de grandeur de la variation de pression sur une dizaine de mètres.
Appliquer l'équation fondamentale de la statique des fluides à l'atmosphère isotherme. En déduire un ordre de grandeur de la variation de pression sur une dizaine de mètres.
Exprimer la loi de Boltzmann. En discuter la signification pour l'atmosphère isotherme.
Questions de cours et exercices : toute la thermodynamique
Principes de la thermodynamique : énoncé et sens physique, convention de signe
Définition des capacités thermiques, de l'enthalpie
Conséquences du deuxième principe (système isolé, transformation réversible et adiabatique ou non, sens des transferts thermiques)
Modèle de thermostat
Définition des transformations isobare/monobare/isotherme/monotherme/isochore/adiabatique/réversible
Travail des forces de pression : définition, calcul, représentation dans le diagramme de Clapeyron
Expressions du transfert thermique pour les transformations isochore/monobare/réversible
Calculs de variations d'enthalpie/entropie sur les gaz parfaits, sur les phases condensées, sur les systèmes diphasés
Lois de Laplace
Description thermodynamique des machines thermiques
Application des principes sur les machines cycliques, inégalité de Clausius
Signe du travail et nature de la machine, lien avec le diagramme de Clapeyron
Rendement, efficacité
Machines dithermes usuelles, théorème de Carnot
Questions de cours
Expliquer sur un exemple d’expérience ce qu’est l’irréversibilité d’une transformation, sa cause et comment la supprimer.
Énoncer le deuxième principe de la thermodynamique sous la forme intégrée. Que peut-on en déduire pour un système isolé ? Pour une transformation réversible et adiabatique ?
Énoncer le deuxième principe de la thermodynamique sous la forme infinitésimale. Montrer qu’il définit le sens des transferts thermiques en fonction des objets chauds et froids.
Exprimer le transfert thermique sur les transformation isochore, monobare, réversible. Démontrer ces relations.
Démontrer l’expression de la variation d’entropie sur une transformation quelconque d’un gaz parfait.
Démontrer les lois de Laplace, en précisant les hypothèses sous lesquelles elles s’appliquent.
Définir l’entropie de vaporisation. Déterminer la variation d’entropie d’une masse m en équilibre liquide-vapeur pour aller d’un point A (TA,xv(A)) à un point B (TB,xv(B)), à l’aide de ∆hvap(TA), ∆hvap(TB), et cliq.
Étude d'un moteur ditherme/réfrigérateur/pompe à chaleur (au choix du colleur): expliquer le principe, définir les signes des transferts d'énergie, définir le rendement/l'efficacité, déterminer le rendement/l'efficacité maximal.
Énoncer le théorème de Carnot. Le démontrer pour un des types de machines.
Remarque pour les colleurs : DS de thermodynamique ce samedi. Le cours a été fini jeudi dernier, tous les exercices sur les machines thermiques n'ont pas été traités, certains le seront mercredi.
Publication le 12/05 à 12h42 (publication initiale le 19/12 à 13h06)
Mardi 1er avril
Mardi 8 avril
Mardi 29 avril
Mercredi 30 avril de 10h30 à 12h30
Mardi 13 mai
Mardi 10 juin (interro sur les graphes)
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