T0 - Introduction à la thermodynamique
Résumé
La thermodynamique est l'étude des transformations impliquant des échanges d'énergie sous forme de chaleur (ou énergie thermique). Il s'agit d'une branche de la physique qui connût un véritable essor lors de la révolution industrielle et donnât naissance à toute sorte d'innovations telles que le moteur thermique ou encore le réfrigérateur. Au cours de cette introduction, nous définirons quelques notions indispensables à la description de l'état d'un système thermodynamique : comment le définir, quelles sont les différents types de systèmes, quelles sont les grandeurs pertinentes à étudier ou encore est-il à l'équilibre.Capacité exigibles
- Savoir définir un système thermodynamique.
- Savoir définir les termes de variable d'état, grandeur extensive/intensive.
- Savoir définir un équilibre thermodynamique et appliquer les conditions des différents types d'équilibre.
- Savoir définir une équation d'état. Connaître et savoir appliquer celle des gaz parfait.
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T1 - Formes d'énergie
Résumé
La thermodynamique est l'étude des transformations impliquant des échanges d'énergie sous forme de chaleur (ou énergie thermique). Il s'agit d'une branche de la physique qui connût un véritable essors lors de la révolution industrielle et donnât naissance à toute sorte d'innovations telles que le moteur thermique ou encore le réfrigérateur. Au cours de cette introduction, nous définirons quelques notions indispensables à la description de l'état d'un système thermodynamique: comment le définir, quelles sont les différents types de systèmes, quelles sont les grandeurs pertinentes à étudier ou encore est-il à l'équilibre.Capacité exigibles
- Savoir citer différentes formes d'énergie et les paramètres les caractérisant.
- Savoir définir l'énergie interne et la capacité thermique à volume constant d'un système.
- Connaître l'expression de la capacité thermique à volume constant d'un GP mono- ou diatomique.
- Savoir utiliser le fait que l'énergie interne d'un GP et d'une PCII ne dépend que de la température.
- Savoir définir ce qu'est un thermostat, un pressostat et en citer des exemples naturels et artificiels.
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QCM d'entrainement
Sujet de TD
Pour aller plus loin
Autour du mix énergétique
Série de vidéos du Réveilleur sur les différents types de conversion d'énergie en électricité
Vidéo de Monsieur Bidouille sur l'énergie consommée en France
Dossier Futura-science sur les différentes formes d'énergie
T2 - Transferts énergétiques, premier principe de la thermodynamique
Résumé
La thermodynamique des systèmes à l'équilibre s'intéresse au passage d'un système thermodynamique d'un état d'équilibre vers un autre. Nous verrons dans chapitre plusieurs types de transformations et étudierons l'effet de ces transformations sur l'énergie du système étudié. Il s'agira ainsi d'étudier les transferts énergétiques entre un système thermodynamique et l'extérieur puisque, comme nous le verrons à la fin du chapitre avec le premier principe de la thermodynamique, l'énergie totale se conserve toujours.Capacité exigibles
- Savoir appliquer la méthode d'étude d'une transformation thermodynamique: appliquer les conditions d'équilibre et relever les contraintes liées à une transformation.
- Savoir définir le travail des forces de pression extérieure. Savoir le calculer pour le cas de transformations simples (isochore, isobare, monobare).
- Connaître et savoir utiliser l'interprétation géométrique du travail des forces de pression.
- Savoir tracer l'évolution d'un système thermodynamique sur un diagramme de Clapeyron.
- Connaître les trois modes de transfert thermique.
- Connaître et savoir appliquer le premier principe de la thermodynamique.
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Sujet de TD