Derniers contenus

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

1. Expliquer sur un exemple d’expérience ce qu’est l’irréversibilité d’une transformation, sa cause et comment la supprimer.
2. 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 ?
3. 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.
4. Exprimer le transfert thermique sur les transformation isochore, monobare, réversible. Démontrer ces relations.
5. Démontrer l’expression de la variation d’entropie sur une transformation quelconque d’un gaz parfait.
6. Démontrer les lois de Laplace, en précisant les hypothèses sous lesquelles elles s’appliquent.
7. Définir l’entropie de vaporisation. Déterminer la variation d’entropie d’une masse m en équilibre liquide-vapeur pour aller d’un point A (T_A,x_v(A)) à un point B (T_B,x_v(B)), à l’aide de ∆h_vap(T_A), ∆h_vap(T_B), et c_liq.
8. 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.
9. 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.

Document de 51 ko, dans Physique/DM

Colles de chimie:

• groupe 2 avec Monsieur Bissessur lundi 26 mai 16h40 en salle C1
• groupe 14 avec Monsieur Bissessur lundi 26 mai 17h40 en salle C1
• groupe 12 avec Madame Fauvarque mercredi 28 mai 8h30 en salle P1
• groupe 4 avec Madame Fauvarque mercredi 28 mai 9h30 en salle P1

Document de 37 ko, dans Physique/DM

Document de 650 ko, dans Physique/Exercices

Document de 62 ko, dans Physique/Exercices

Planning des prochains devoirs surveillés :

• Samedi 24 mai : Physique 4h
• Mardi 27 mai : Anglais 1h30
• Mercredi 28 mai : SI 2h
• Mardi 3 juin : Mathématiques 4h
• Samedi 7 juin : Chimie PC 3h
• Mardi 10 juin : Informatique 1h
• Vendredi 13 juin : Chimie PSI 2h

Vous devrez opposer votre travail en TIPE :

• pour les options PSI, lundi 16 juin de 13h30 à 15h
• pour les options PC, mercredi 11 juin de 8h30 à 12h30 en demi-groupe

Vous devrez fournir au plus tard le dimanche 8 juin un fichier PDF de 4 à 6 pages en format paysage, contenant

• un titre
• une petite contextualisation
• un plan
• des idées d'expériences faisables pour l'année prochaine
• une bibliographie

Vous en parlerez pendant 5 minutes.

Ce passage donnera une unique note et un commentaire, qui ne compteront pas dans la moyenne mais seront inscrits sur le bulletin.

On attend évidemment un travail sérieux.

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)

Questions de cours et exercices : Premier principe de la thermodynamique

• Premier principe de la thermodynamique : énoncé et sens physique, convention de signe
• Modèle de thermostat
• Définition des transformations isobare/monobare/isotherme/monotherme/isochore/réversible
• Définition du travail des forces de pression et calcul sur les transformations classiques (isochore, monobare, isobare  ; isotherme uniquement si GP)
• Représentation du travail dans le diagramme de Clapeyron
• Expression du transfert thermique pour les transformations isochore/monobare

Questions de cours seulement : Deuxième principe

• Irréversibilité, causes
• Deuxième principe : énoncé et conséquences (système isolé, transformation réversible et adiabatique ou non, sens des transferts thermiques)
• Calculs entropiques sur les gaz parfaits, sur les phases condensées, sur les systèmes diphasés
• Lois de Laplace
• Calcul d'entropie créée et commentaire

Questions de cours

1. Énoncer le premier principe de la thermodynamique. Faire un schéma correspondant. Quel est le sens physique du signe des transferts? Donner un exemple.
2. Définir le travail des forces de pression. Le représenter sur le diagramme de Clapeyron. Le calculer sur une transformation isobare.
3. Définir le travail des forces de pression. Le calculer sur une transformation isotherme d'un gaz parfait.
4. Exprimer le transfert thermique sur les transformations isochore, monobare. Démontrer ces relations.
5. Définir les deux capacités thermiques. Déterminer la relation de Mayer.
6. À partir de la relation de Mayer, exprimer les capacités thermiques pour un gaz parfait. En déduire la valeur de γ pour les GPM et les GPD.
7. Définir l’enthalpie de vaporisation. Quelle est la variation d’enthalpie permettant d’aller de x% vapeur à 100% vapeur (à T = cte) ?
8. Déterminer la variation d’enthalpie d’une masse m en équilibre liquide-vapeur pour aller d’un point A (T_A,x_v(A)) à un point B (T_B,x_v(B)), à l’aide de ∆h_vap(T_A), ∆h_vap(T_B), et c_liq.
9. Expliquer sur un exemple d’expérience ce qu’est l’irréversibilité d’une transformation, sa cause et comment la supprimer.
10. 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 ?
11. 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.
12. Exprimer le transfert thermique sur les transformation isochore, monobare, réversible. Démontrer ces relations.
13. Démontrer l’expression de la variation d’entropie sur une transformation quelconque d’un gaz parfait.
14. Démontrer les lois de Laplace, en précisant les hypothèses sous lesquelles elles s’appliquent.
15. Définir l’entropie de vaporisation. Déterminer la variation d’entropie d’une masse m en équilibre liquide-vapeur pour aller d’un point A (T_A,x_v(A)) à un point B (T_B,x_v(B)), à l’aide de ∆h_vap(T_A), ∆h_vap(T_B), et c_liq.

Document de 38 ko, dans Physique/DM

Le concours blanc aura lieu du samedi 3 mai au mercredi 7 mai.

• Samedi matin 8h-12h : Lettres
• Lundi matin 8h-12h : Mathématiques
• Lundi après-midi 14h30-17h30 : Chimie pour les PC, SI pour les PSI
• Mardi matin 8h-12h : Anglais
• Mardi après-midi 13h30-17h30 : Physique
• Mercredi matin 8h-11h : Informatique, puis 11h-12h LV2

Rappel : il n'y a pas de colles en semaine 28, prochaines colles le lundi 12 mai.

Les colles suivantes de Chimie sont déplacées :

• groupe 13 : lundi 28/04 16h40 avec Madame Martineau en salle C4
• groupe 1 : mercredi 30/04 8h30 avec Madame Fauvarque en salle P1
• groupe 5 : mercredi 30/04 9h30 avec Madame Fauvarque en salle P1
• groupe 11 : vendredi 2/05 14h20 avec Monsieur Bissessur en salle H2
• groupe 9 : vendredi 2/05 15h30 avec Monsieur Bissessur en salle H2

Les colles suivantes de Physique sont déplacées :

• groupe 11 : mardi 29/04 17h avec Mme Thorey en salle H1
• groupe 13 : mercredi 30/04 17h40 avec M. Marouzé en salle P2
• groupe 5 : lundi 28/04 16h40 avec M. Ravat en salle P1
• groupe 9 : vendredi 10h avec M. Moreau en salle H4

Les colles suivantes de Mathématiques sont déplacées :

• groupe 6 : mercredi 30/04 8h30 avec M. Rapuch en salle H3
• groupe 14 : mercredi 30/04 9h30 avec M. Rapuch en salle H3
• groupe 10 : mercredi 30/04 16h40 avec Mme De Diego en salle 8
• groupe 2 : mercredi 30/04 17h40 avec Mme De Diego en salle 8

• Lundi 28 et Mardi 29 avril : pas de modification
• Mercredi 30 :
• 8h-10h : SI pour les PSI
• 10h30-12h30 : Informatique, classe entière, en H1
• 13h30-15h30 : TP de Chimie pour les groupes PC impairs, TP d'Informatique en 21 pour les groupes pairs
• 15h40-17h40 : TP de Chimie pour les groupes PC pairs
• Jeudi 1^er mai férié !
• Vendredi 2 mai :
• 8h-10h : Mathématiques
• 10h-12h : Chimie pour les PSI, TP de Physique en P3 pour les groupes 2, 6, 11, 12, 13, 14, 16
• 13h30-15h30 : TP de Physique en P3 pour les groupes 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10
• 13h-15h : Espagnol

Les colles d'Anglais des groupes 4 et 12 avec M. Davis sont échangées : groupe 12 mercredi à 9h30 et groupe 4 vendredi à 10h.

Questions de cours et exercices : Systèmes thermodynamiques

• Pression, pression partielle
• Grandeurs d'état, intensives/extensives
• Équilibre thermodynamique
• Gaz parfaits : définition, équation d'état
• Libre parcours moyen, pression et température cinétiques du GPM
• Fluides réels et compressibilité
• Énergie interne et capacité thermique à volume constant, valeurs pour les GPM, GPD
• Corps pur diphasé : phases et transitions, diagramme de phases (P,T), titre massique/molaire
• Équilibre liquide-vapeur : diagramme de Clapeyron, pression de vapeur saturante, lecture de la composition

Questions de cours et exercices : Premier principe de la thermodynamique

• Premier principe de la thermodynamique : énoncé et sens physique, convention de signe
• Modèle de thermostat
• Définition des transformations isobare/monobare/isotherme/monotherme/isochore/réversible
• Définition du travail des forces de pression et calcul sur les transformations classiques (isochore, monobare, isobare  ; isotherme uniquement si GP)
• Représentation du travail dans le diagramme de Clapeyron
• Expression du transfert thermique pour les transformations isochore/monobare

Questions de cours

1. Définir un gaz parfait. Définir le libre parcours moyen et déterminer l'ordre de grandeur pour un gaz parfait monoatomique.
2. Déterminer l'expression cinétique de la pression pour un gaz parfait monoatomique.
3. Déterminer l'expression cinétique de la température d'un gaz parfait monoatomique. Calculer la vitesse quadratique moyenne pour le néon à 20°C (M=20,18 g/mol).
4. Connaissant les expressions cinétiques de la pression et de la température pour un gaz parfait monoatomique (rappelées par le colleur), retrouver l'équation d'état de ce gaz.
5. Définir l'énergie interne, la capacité thermique à volume constant, et les exprimer pour les gaz parfaits.
6. Donner l'ensemble des noms de phases et de transitions d'un corps pur.
7. Tracer un diagramme de phases (P,T), avec les points importants.
8. Tracer le diagramme de Clapeyron pour l'équilibre liquide-vapeur. Donner les noms des courbes. Comment peut-on lire la composition du système?
9. Énoncer le premier principe de la thermodynamique. Faire un schéma correspondant. Quel est le sens physique du signe des transferts? Donner un exemple.
10. Définir le travail des forces de pression. Le représenter sur le diagramme de Clapeyron. Le calculer sur une transformation isobare.
11. Définir le travail des forces de pression. Le calculer sur une transformation isotherme d'un gaz parfait.
12. Exprimer le transfert thermique sur les transformations isochore, monobare. Démontrer ces relations.
13. Définir les deux capacités thermiques. Déterminer la relation de Mayer.
14. À partir de la relation de Mayer, exprimer les capacités thermiques pour un gaz parfait. En déduire la valeur de γ pour les GPM et les GPD.
15. Définir l’enthalpie de vaporisation. Quelle est la variation d’enthalpie permettant d’aller de x% vapeur à 100% vapeur (à T = cte) ?
16. Déterminer la variation d’enthalpie d’une masse m en équilibre liquide-vapeur pour aller d’un point A (T_A,x_v(A)) à un point B (T_B,x_v(B)), à l’aide de ∆h_vap(T_A), ∆h_vap(T_B), et c_liq.