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Chapitre T3: second principe.

1. Enoncer le second principe de la thermodynamique pour un système fermé. Préciser l’unité de S et expliciter Sech, préciser le signe de Scree.
2. Définir une transformation réversible et une transformation irréversible à partir de l’entropie crée et citer les 4 principales causes d’irréversibilité.
3. Que peut-on dire d’une transformation adiabatique réversible concernant l’entropie ?
4. Enoncer les lois de Laplace (conditions d’application + 1 formule à connaitre par coeur, connaitre les 2 autres ou savoir les retrouver rapidement).
5. Représenter une transformation adiabatique réversible d’un gaz parfait dans un diagramme (P,V).

Chapitre T4 machines thermiques:

1. Donner le signe de Qc,Qf et W pour un moteur ditherme et un récepteur (une machine frigorifique ou une pompe à chaleur) et préciser le sens de parcours du cycle de transformations dans un diagramme de Watt (PV).
2. Définir le rendement d’un moteur ditherme.
3. Etablir l’expression du rendement en fonction des transferts thermiques Qc et Qf.
4. Etablir l'expression de la valeur maximale du rendement d’un moteur (rendement de Carnot) en fonction de Tf et Tc.
5. Définir l’efficacité d’une pompe à chaleur et établir l’expression en fonction des transferts thermiques.
6. Etablir l’expression de la valeur maximale de l’efficacité d’une PAC en fonction de Tf et Tc.
7. Définir l’efficacité d’une machine frigorifique et établir l’expression en fonction des transferts thermiques Qc et Qf.
8. Etablir l’expression de la valeur maximale de l’efficacité en fonction de Tf et Tc.

Exercices :

1. Déterminer une température à l'équilibre thermique, une pression à l'équilibre mécanique.
2. Déterminer une température, une pression, un volume en utilisant l'équation d'état des GP.
3. Déterminer une température, une pression, un volume en utilisant les formules de Laplace lorsque les conditions sont réunies (GP + adiabatique réversible ....)
4. Appliquer le premier principe de la thermodynamique.
5. Appliquer le second principe de la thermodynamique.
6. Utiliser l'extensivité des fonctions d'état U, H, S.
7. Exprimer la variation de U, de H ou de S (formule de S fournie) entre 2 états en fonction des capacités thermiques et de la variation de température.
8. Etude d'un moteur: représentation du cycle, calcul des transferts thermiques, calcul du rendement.

Questions de cours : Chapitre T2 + chapitre T3.

En particulier les questions suivantes :

• Définir l’énergie interne U.
• Enoncer le premier principe de la thermodynamique pour un système fermé dans le cas d'un système macroscopiquement au repos à l'EI (état initial) et l'EF (état final).
• Définir la capacité thermique à volume constant Cv d’un système obéissant à la 1ère loi de Joule.
• En considérant que Cv est indépendant de T, quelle est l’expression de ΔU en fonction de ΔT ?
• Définir l’enthalpie H.
• Définir la capacité thermique à pression constante Cp d’un système obéissant à la 2ème loi de Joule.
• En considérant que Cp est indépendant de T, quelle est l’expression de ΔH en fonction de ΔT ?
• Ecrire le 1er principe dans le cas d'une transformation isobare ou monobare avec équilibre mécanique à l'EI et EF. en utilisant H.
• Démontrer la relation de Mayer pour un gaz parfait (Cp-Cv=nR) . En déduire l’expression de Cv et Cp pour un GP en fonction de .
• Pour un GP soumis uniquement à des forces de pression, calculer le travail W et transfert thermique Q pour une transformation isochore, pour une transformation isotherme mécaniquement réversible, pour une transformation isobare mécaniquement réversible.
• Enoncer le second principe de la thermodynamique pour un système fermé.
• Définir une transformation réversible et une transformation irréversible à partir de l’entropie crée et citer les 4 principales causes d’irréversibilité.
• Que peut-on dire d’une transformation adiabatique réversible concernant l’entropie ?
• Enoncer les lois de Laplace (conditions d’application + 1 formule à connaitre par coeur).

Exercices :

• Identifier un système ouvert, un système fermé, un système isolé.
• Calculer une pression à partir d’une condition d’équilibre mécanique.
• Déduire une température d’une condition d’équilibre thermique.
• Utiliser l’équation d’état des gaz parfaits, l’interpréter à l’échelle microscopique.
• Utiliser la relation $\Delta U = C_v \Delta T $
• Calculer le travail des forces extérieures de pression dans le cas d'une transformation isobare, isotherme d'un GP, isochore. l'interpréter géométriquement dans un diagramme de Watt (P(V)).
• Utiliser le premier principe.
• Calculer un transfert thermique

Toutes les questions du chapitre T1 + les questions du chapitre T2 n°1 à 11.

Exercices:

• Identifier un système ouvert, un système fermé, un système isolé.
• Calculer une pression à partir d’une condition d’équilibre mécanique.
• Déduire une température d’une condition d’équilibre thermique.
• Utiliser l’équation d’état des gaz parfaits, l’interpréter à l’échelle microscopique.
• Utiliser la relation $\Delta U = C_v \Delta T $
• Calculer le travail des forces extérieures de pression dans le cas d'une transformation isobare, isotherme d'un GP, isochore. l'interpréter géométriquement dans un diagramme de Watt (P(V)).