Physique S1 - Thermodynamique - 1CMPHTH

Contenu(s)

Descriptions microscopique et macroscopique d’un système à l'équilibre

• Systèmes thermodynamiques
• Etats microscopiques, états macroscopiques : passage fondamental d’une réalité microscopique à des variables d’état macroscopiques
• Grandeur extensive, grandeur intensive.
• Échelles microscopique, mésoscopique, et macroscopique. Libre parcours moyen.
• Deux grandeurs statistiques : la température et la pression.
• Utilisation du modèle du gaz parfait (avec une distribution des vitesses très simplifiée) pour définir la pression cinétique et la température cinétique. Equation d’état.
• État d’équilibre d’un système soumis aux seules forces de pression.
• Parois athermanes ou diathermanes
• Du gaz réel au gaz parfait.
• Exemple des gaz de Van der Waals
• Coefficients thermoélastiques
• Approximation des phases condensées peu compressibles et peu dilatables.
• Énergie interne d’un système. Capacité thermique à volume constant dans le cas du gaz parfait.
• Énergie interne et capacité thermique à volume constant d’une phase condensée considérée incompressible et indilatable.
• Corps pur diphasé en équilibre. Diagramme de phases (P,T).
• Cas de l’équilibre liquide-vapeur : diagramme de Clapeyron (P,v), titre en vapeur.
• Équilibre liquide-vapeur de l’eau en présence d’une atmosphère inerte.

Énergie échangée par un système au cours d’une transformation

• Transformation thermodynamique subie par un système.
• Travail des forces de pression.
• Transfert thermique.
• Transformation adiabatique.
• Thermostat

Premier principe. Bilans d'énergie

• Premier principe de la thermodynamique :
• ? U + ? Ec = Q + W
• Enthalpie d’un système. Capacité thermique à pression constante dans le cas du gaz parfait et d’une phase condensée incompressible et indilatable.
• Enthalpie associée à une transition de phase : enthalpie de fusion, enthalpie de vaporisation, enthalpie de sublimation.

Deuxième principe. Bilans d'entropie

• Deuxième principe : fonction d’état entropie, entropie créée, entropie échangée.
• ? S=Sech + Scréé
• Variation d’entropie d’un système.
• Loi de Laplace.
• Cas particulier d’une transition de phase.

Machines thermiques

• Application du premier principe et du deuxième principe aux machines thermiques cycliques dithermes : rendement, efficacité, théorème de Carnot.
• Exemples d'études de machines thermodynamiques réelles à l'aide de diagrammes (p,h) ;