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I : Décrire le mouvement d'un solide

1) Solide indéformable   2) Repérage d'un solide  3)Translation et rotation

- Qu'est-ce qu'un solide ?

- Définir le mouvement de translation d'un solide dans un référentiel. Qu'est-ce qu'une translation rectiligne ? circulaire ?

- Quel est le mouvement d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe ? 

- Exprimer la vitesse d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe.

II : Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

1) Moment cinétique d'un système de points (Définition, cas du moment cinétique d'un solide en rotation)

- Donner la relation entre le moment cinétique scalaire, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie.

- Quelle est l'unité du moment d'inertie. Que quantifie le moment d'inertie ?

2) Moment des forces (Définition , cas du moment des forces intérieures)

- Donner l'expression du moment des forces exercées sur un solides

- Cas particulier du poids : simplifier l'expression du moment, Interprétation 

- Savoir que le moment des forces intérieures est nul pour un solide (déformable ou indéformable)

3) Couple

- Qu'est-ce qu'un couple ?

4) Liaison pivot

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot ? Comment est le moment par rapport à l'axe de rotation qu'elle peut produire ?

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot parfaite ? Que peut-on dire de son moment par rapport à l'axe de rotation ?

5) Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

- Enoncer le TMC scalaire par rapport à l'axe de rotation pour un solide en rotation. 

III Exemples d'application du TMC

1) Pendule pesant

- Etablir l'équation du mouvement du pendule pesant. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule pesant. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ?

2) Pendule de torsion

- Etablir l'équation du mouvement du pendule torsion. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule torsion. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ? 

IV Approche énergétique du mouvement d'un solide en rotation

1) Énergie cinétique

- Donner la relation entre l'énergie cinétique, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie. 

2) Puissance et travail des actions mécaniques (extérieures et intérieures)

- Donner la relation entre la puissance d'une action mécanique, le moment de l'action par rapport à l'axe de rotation et la vitesse angulaire de rotation. 

- Que peut-on dire de la puissance des actions mécaniques intérieures dans un solide ? dans un système déformable ? 

3) Théorèmes énergétiques

- Enoncer le TPC et le TEC pour un solide en rotation autour d'un axe fixe. 

V : Systèmes déformables

- Enoncer le TPC et le TEC pour un système déformable. Que doit-on prendre en compte ?

exemples du tabouret, patineur, ...  

I : La nécessité d'un second principe

1) L'insuffisance du premier principe

2) Transformations réversibles et irréversibles

3) Les causes d'irréversibilité

 Définir transformation réversible.

 Citer des causes d'irréversibilité, donner des exemples.

II : Deuxième principe de la thermodynamique

1) Énonce du second principe

Enoncer le deuxième principe.

2) La fonction d'état entropie (Propriétés \ Expressions ) (au moins une expression de S en fonction d'un couple de variables (P,V), (P,T), (V,T) sera fournie)

 Comment exprime-t-on l'entropie échangée reçue algébriquement par un système au cours d'une transformation monotherme  (thermostat de température $T_t$) ?

 Comment est l'entropie créée sur une transformation irréversible ? réversible ?

 Comment évolue l'entropie d'un système isolé ?

 Comment évolue l'entropie au cours d'une transformation adiabatique réversible ?

3) Interprétation microscopique

Comment peut-on interpréter l'entropie en terme de désordre statistique ?

 Interpréter la formule de Boltzmann de l'entropie.

III : Loi de Laplace

 Citer la loi de Laplace, et les hypothèses nécessaires à son utilisation.

 

I : Champ magnétique

1) Les champs en physique

2) Champ magnétique

a- Aimants b- Champs magnétiques créés par des courants   c- Champ magnétique Terrestre   d- Ordres de grandeur à connaître 

II : Cartographier le champ magnétique

1) Cartes de champs magnétiques à connaître

Tracer l'allure des cartes de champ magnétique pour un aimant droit, une spire circulaire et une bobine longue.

Comment peut-on réaliser un champ magnétique quasi-uniforme ?

Donner les ordres de grandeur de champs magnétiques au voisinage d'un aimant usuel, dans un appareil à IRM et du champ magnétique terrestre.

2) Analyse du lien entre courants et champs magnétiques

  a- Fil infini    b- Spires    c- Solénoïde     d- Bobines de Helmholtz 

III : Symétries et invariances des distributions de courant, conséquences

1) Symétries et antisymétries d'une distribution de courant

2) Conséquences des symétries sur B

Donner les quatre phrases qui donnent les conséquences des symétries de la distribution de courant sur le champ magnétique. Associer ces phrases à des schémas illustratifs.

3) Invariances d’une distribution de courant et conséquences

Définir les invariances d'une distribution de courant, et en donner les conséquences sur le champ magnétique.

4) Méthode pour déterminer la forme générale du champ magnétique

IV : Moment magnétique

1) Vecteur surface

Définir le vecteur surface associé à une boucle de courant plane.

2) Moment magnétique d'une boucle plane

Définir le moment magnétique associé à une boucle de courant plane.

3) Moment magnétique d'un aimant permanent

Donner l'ordre de grandeur du moment magnétique associé à un aimant usuel.

I : Premier principe

1) Énergie totale d'un système thermodynamique 2) Énoncé du premier principe

Enoncer précisément le premier principe 

    - pour une transformation infinitésimale 

    - le cas général pour une transformation quelconque (énergie totale)

    - dans le cas fréquent (système au repos, énergie interne)

 Déterminer le transfert thermique reçu sur les transformations suivantes : isochore ; isobare ; et isotherme d'un gaz parfait. (sans utiliser l'enthalpie pour l'instant)

II : Une nouvelle fonction d'état : l'enthalpie

1)Définition 2)Capacité thermique à pression constante 3) Gaz parfait 4) Phase condensée

- Donner la définition de l'enthalpie. Quelle est son unité ?

- Donner la définition  de la capacité thermique à pression constante. Quelle est son unité ? 

- Donner l'expression de l'enthalpie molaire d'un gaz parfait.

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire d'un gaz parfait ?

- Que peut-on dire de l'enthalpie d'une phase condensée par rapport à l'énergie interne ? De même, que peut-on dire des deux capacités thermiques ?

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire de phase condensée ?

- Exprimer les capacités thermiques molaires des gaz parfaits en fonction de $R$ et $\gamma$.

III : La détente de Joule-Gay-Lussac 

I : Décrire le mouvement d'un solide

1) Solide indéformable   2) Repérage d'un solide  3)Translation et rotation

- Qu'est-ce qu'un solide ?

- Définir le mouvement de translation d'un solide dans un référentiel. Qu'est-ce qu'une translation rectiligne ? circulaire ?

- Quel est le mouvement d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe ? 

- Exprimer la vitesse d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe.

II : Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

1) Moment cinétique d'un système de points (Définition, cas du moment cinétique d'un solide en rotation)

- Donner la relation entre le moment cinétique scalaire, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie.

- Quelle est l'unité du moment d'inertie. Que quantifie le moment d'inertie ?

2) Moment des forces (Définition , cas du moment des forces intérieures)

- Donner l'expression du moment des forces exercées sur un solides

- Cas particulier du poids : simplifier l'expression du moment, Interprétation 

- Savoir que le moment des forces intérieures est nul pour un solide (déformable ou indéformable)

3) Couple

- Qu'est-ce qu'un couple ?

4) Liaison pivot

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot ? Comment est le moment par rapport à l'axe de rotation qu'elle peut produire ?

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot parfaite ? Que peut-on dire de son moment par rapport à l'axe de rotation ?

5) Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

- Enoncer le TMC scalaire par rapport à l'axe de rotation pour un solide en rotation. 

III Exemples d'application du TMC

1) Pendule pesant

- Etablir l'équation du mouvement du pendule pesant. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule pesant. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ?

2) Pendule de torsion

- Etablir l'équation du mouvement du pendule torsion. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule torsion. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ? 

IV Approche énergétique du mouvement d'un solide en rotation

1) Énergie cinétique

- Donner la relation entre l'énergie cinétique, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie. 

2) Puissance et travail des actions mécaniques (extérieures et intérieures)

- Donner la relation entre la puissance d'une action mécanique, le moment de l'action par rapport à l'axe de rotation et la vitesse angulaire de rotation. 

- Que peut-on dire de la puissance des actions mécaniques intérieures dans un solide ? dans un système déformable ? 

3) Théorèmes énergétiques

- Enoncer le TPC et le TEC pour un solide en rotation autour d'un axe fixe. 

V : Systèmes déformables

- Enoncer le TPC et le TEC pour un système déformable. Que doit-on prendre en compte ?

exemples du tabouret, patineur, ...  

I : La nécessité d'un second principe

1) L'insuffisance du premier principe

2) Transformations réversibles et irréversibles

3) Les causes d'irréversibilité

 Définir transformation réversible.

 Citer des causes d'irréversibilité, donner des exemples.

II : Deuxième principe de la thermodynamique

1) Énonce du second principe

Enoncer le deuxième principe.

2) La fonction d'état entropie (Propriétés \ Expressions ) (au moins une expression de S en fonction d'un couple de variables (P,V), (P,T), (V,T) sera fournie)

 Comment exprime-t-on l'entropie échangée reçue algébriquement par un système au cours d'une transformation monotherme  (thermostat de température $T_t$) ?

 Comment est l'entropie créée sur une transformation irréversible ? réversible ?

 Comment évolue l'entropie d'un système isolé ?

 Comment évolue l'entropie au cours d'une transformation adiabatique réversible ?

3) Interprétation microscopique

Comment peut-on interpréter l'entropie en terme de désordre statistique ?

 Interpréter la formule de Boltzmann de l'entropie.

III : Loi de Laplace

 Citer la loi de Laplace, et les hypothèses nécessaires à son utilisation.

I : Premier principe

1) Énergie totale d'un système thermodynamique 2) Énoncé du premier principe

Enoncer précisément le premier principe 

    - pour une transformation infinitésimale 

    - le cas général pour une transformation quelconque (énergie totale)

    - dans le cas fréquent (système au repos, énergie interne)

 Déterminer le transfert thermique reçu sur les transformations suivantes : isochore ; isobare ; et isotherme d'un gaz parfait. (sans utiliser l'enthalpie pour l'instant)

II : Une nouvelle fonction d'état : l'enthalpie

1)Définition 2)Capacité thermique à pression constante 3) Gaz parfait 4) Phase condensée

- Donner la définition de l'enthalpie. Quelle est son unité ?

- Donner la définition  de la capacité thermique à pression constante. Quelle est son unité ? 

- Donner l'expression de l'enthalpie molaire d'un gaz parfait.

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire d'un gaz parfait ?

- Que peut-on dire de l'enthalpie d'une phase condensée par rapport à l'énergie interne ? De même, que peut-on dire des deux capacités thermiques ?

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire de phase condensée ?

- Exprimer les capacités thermiques molaires des gaz parfaits en fonction de $R$ et $\gamma$.

III : La détente de Joule-Gay-Lussac 

I : Décrire le mouvement d'un solide

1) Solide indéformable   2) Repérage d'un solide  3)Translation et rotation

- Qu'est-ce qu'un solide ?

- Définir le mouvement de translation d'un solide dans un référentiel. Qu'est-ce qu'une translation rectiligne ? circulaire ?

- Quel est le mouvement d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe ? 

- Exprimer la vitesse d'un point d'un solide en rotation autour d'un axe fixe.

II : Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

1) Moment cinétique d'un système de points (Définition, cas du moment cinétique d'un solide en rotation)

- Donner la relation entre le moment cinétique scalaire, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie.

- Quelle est l'unité du moment d'inertie. Que quantifie le moment d'inertie ?

2) Moment des forces (Définition , cas du moment des forces intérieures)

- Donner l'expression du moment des forces exercées sur un solides

- Cas particulier du poids : simplifier l'expression du moment, Interprétation 

- Savoir que le moment des forces intérieures est nul pour un solide (déformable ou indéformable)

3) Couple

- Qu'est-ce qu'un couple ?

4) Liaison pivot

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot ? Comment est le moment par rapport à l'axe de rotation qu'elle peut produire ?

- Qu'est-ce qu'une liaison pivot parfaite ? Que peut-on dire de son moment par rapport à l'axe de rotation ?

5) Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation

- Enoncer le TMC scalaire par rapport à l'axe de rotation pour un solide en rotation. 

III Exemples d'application du TMC

1) Pendule pesant

- Etablir l'équation du mouvement du pendule pesant. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule pesant. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ?

2) Pendule de torsion

- Etablir l'équation du mouvement du pendule torsion. 

- Etablir l'intégrale première du mouvement du pendule torsion. Identifier les différents termes. Que traduit cette équation ? 

IV Approche énergétique du mouvement d'un solide en rotation

1) Énergie cinétique

- Donner la relation entre l'énergie cinétique, la vitesse angulaire de rotation et le moment d'inertie. 

2) Puissance et travail des actions mécaniques (extérieures et intérieures)

- Donner la relation entre la puissance d'une action mécanique, le moment de l'action par rapport à l'axe de rotation et la vitesse angulaire de rotation. 

- Que peut-on dire de la puissance des actions mécaniques intérieures dans un solide ? dans un système déformable ? 

3) Théorèmes énergétiques

- Enoncer le TPC et le TEC pour un solide en rotation autour d'un axe fixe. 

V : Systèmes déformables

- Enoncer le TPC et le TEC pour un système déformable. Que doit-on prendre en compte ?

exemples du tabouret, patineur, ...  

I : Description d'un système thermodynamique 

1) Système thermodynamique   2) Echelles de description d’un système  3) Propriétés des  états de la matière

Définir système fermé, ouvert, isolé.

Définir l’échelle mésoscopique

II : Description microscopique

1) Distribution des vitesses 2) Modèle du gaz parfait monoatomique 3) Température cinétique

Définir la densité particulaire $n^*$$n^*$

Définir la vitesse moyenne et la vitesse quadratique moyenne 

Donner le lien entre énergie cinétique microscopique moyenne et température cinétique 

4) Pression cinétique

A partie d'un PFD, établir l'expression de la pression cinétique $P = \dfrac{ n^* m {v^*}^2}{3}$

En déduire l'équation d'état des gaz parfaits 

5) Libre parcours moyen

Donner les ordres de grandeur de libres parcours moyens d'un gaz et d'un liquide.

III : Description macroscopique

1) Variables d'état

Définir si grandeur extensive et extensive. Donner des exemples 

2) Équations d'état 3) Équilibre thermodynamique

Définition \ Équilibre thermique \ Équilibre mécanique \ Équilibre de diffusion

Définir l'équilibre thermodynamique macroscopique.

 Donner les conditions de l'équilibre mécanique et thermique.

IV : Modèles et équations d'états

1) Gaz parfait

Donner les hypothèses du modèle du gaz parfait.

Donner l'équation d'état du gaz parfait, en précisant les unités des différentes grandeurs.

2) Gaz réel  3) Phase condensée indilatable

Donner le modèle des phases condensées indilatables et incompressibles.

Donner les ordres de grandeur de volumes molaires et massiques d'un gaz, d'un liquide, d'un  solide dans les conditions usuelles de température et de pression.

V : Énergie interne et capacité thermique

1) Énergie interne 2) Capacité thermique à volume constant 3) Cas d'un gaz parfait monoatomique 4) Phase condensée

Définir l'énergie interne d'un système.

Définir  la capacité thermique à volume constant.

 Que peut-on dire de l'énergie interne molaire d'un gaz parfait ou d'une phase condensée incompressible et indilatable ? 

Exprimer la variation de l'énergie interne molaire d'un gaz parfait ou d'une phase condensée incompressible et indilatable.

Remarque : les transitions de phase seront traitées dans un chapitre dédié.

I : Transformations thermodynamiques

Transformation isochore \ isobare \  isotherme \ monotherme 

A savoir définir précisément 

Transformation brutale et transformation infiniment lente (quasi-statique) 

II Échanges d'énergie : travail et transfert thermique

1) Travail des forces de pression

Cas général \ Transformation quasi-statique \ Interprétation géométrique

Donner l'expression  du travail des forces de pression pour une transformation quelconque (brutale).

Donner l'expression  du travail des forces de pression pour une transformation mécaniquement réversible.

Exprimer le travail des forces de pression sur les transformations suivantes : isochore ; monobare ; isobare ; et isotherme d'un gaz parfait.

Comment peut-on interpréter géométriquement le travail des forces de pression dans le diagramme de Clapeyron ? 

2) Travail électrique

3) Transferts thermiques

Trois modes de transfert thermique \ Transformation adiabatiques \  Notion de thermostat 

Décrire les trois types de transfert thermique.

I : Premier principe

1) Énergie totale d'un système thermodynamique 2) Énoncé du premier principe

Enoncer précisément le premier principe 

    - pour une transformation infinitésimale 

    - le cas général pour une transformation quelconque (énergie totale)

    - dans le cas fréquent (système au repos, énergie interne)

 Déterminer le transfert thermique reçu sur les transformations suivantes : isochore ; isobare ; et isotherme d'un gaz parfait. (sans utiliser l'enthalpie pour l'instant)

II : Une nouvelle fonction d'état : l'enthalpie

1)Définition 2)Capacité thermique à pression constante 3) Gaz parfait 4) Phase condensée

- Donner la définition de l'enthalpie. Quelle est son unité ?

- Donner la définition  de la capacité thermique à pression constante. Quelle est son unité ? 

- Donner l'expression de l'enthalpie molaire d'un gaz parfait.

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire d'un gaz parfait ?

- Que peut-on dire de l'enthalpie d'une phase condensée par rapport à l'énergie interne ? De même, que peut-on dire des deux capacités thermiques ?

- Quelle propriété présente l'enthalpie molaire de phase condensée ?

- Exprimer les capacités thermiques molaires des gaz parfaits en fonction de $R$ et $\gamma$.

III : La détente de Joule-Gay-Lussac