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Oxydoréduction

Thermodynamique de l'oxydoréduction

Bloc 8.1 du programme officiel de seconde année

• On pourra piocher dans le programme de première pour enrichir les exercices, ou comme simple révision (cf. programme de la semaine précédente)

Fluides en écoulement

Tout le bloc 4 du programme officiel sur les phénomènes de transport :

• 4.1 débits et lois de conservation (cinématique des fluides)
• 4.2 actions de contact dans un fluide
• 4.3 écoulement interne incompressible et homogène dans une conduite cylindrique
• 4.4 écoulement externe incompressible et homogène autour d'un obstacle

Note : le théorème de Bernoulli est hors programme à ce stade ; il sera vu dans la partie sur les bilans macroscopiques

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Fluides en écoulement

Cinématique des fluides

Questions de cours

• particule de fluide ;
• champ eulérien des vitesses (différence avec la description lagrangienne) ;
• dérivée particulaire du champ des vitesses : expression, interprétation des termes, calcul ;
• débit massique ;
• établir/énoncé l'équation locale de conservation de la masse (établie à 1D en cartésiennes, généralisation avec la divergence) ;
• écoulement stationnaire : définition, conséquence sur le débit massique ;
• débit volumique. Cas de l'écoulement incompressible et homogène ;

Exercices

Calculer une dérivée particulaire, un débit volumique, un débit massique.

Actions de contact dans un fluide

Questions de cours

• définition de la pression
• équivalent volumique des forces de pression (énoncé l'expression)
• relation fondamentale de la statique des fluides
• théorème d'Archimède (énoncé)
• évolution de la pression dans un fluide incompressible au repos
• évolution de la pression dans l'atmosphère isotherme (gaz parfait)
• viscosité d'un fluide newtonien (définition par l'expression de la force visqueuse dans le cas d'un écoulement parallèle, unité, ordre de grandeur pour l'eau)

Exercices

• expression de la pression à partir de la relation de la statique des fluides
• calcul de la résultante de forces de pression par la poussée d'Archimède ou par un calcul direct
• calcul du moment résultant des forces de pression
• calcul de force visqueuse pour un profil de vitesse donnée

Écoulement interne incompressible et homogène dans une conduite cylindrique

Questions de cours

• vitesse débitante
• nombre de Reynolds (définition, interprétation)
• écoulements laminaire et turbulent (description, utilisation du nombre de Reynolds pour caractériser l'écoulement)
• écoulement laminaire dans une conduite horizontale circulaire : établissement du profil de vitesse, débit volumique, loi de Hagen-Poiseuille (l'établir à partir du profil de vitesse, son énoncé n'est pas à connaître), résistance hydraulique)

On ne posera que des questions de cours sur cette dernière partie.

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Oxydoréduction

Révisions de première année

• Calcul de nombre d'oxydation
• Équilibrage de réaction électrochimique ("demi-équation rédox")
• Équilibrage de réaction d'oxydoréduction
• Formule de Nernst
• Diagramme potentiel-pH : utilisation des conditions aux frontières, prévision de réaction
• Exercices classiques sur les piles

Thermodynamique de l'oxydoréduction (2e année)

• Enthalpie libre électrochimique, enthalpie libre standard électrochimique (expression en fonction du potentiel standard)
• Applications simples aux calculs de potentiel standard ou de constante d'équilibre d'oxydorédcution

Il faut connaître $\dfrac{RT}{F}\ln x=0{,}06\log x$ à 25 °C.

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