Thermodynamique
Chapitre 1- Rappel des principes de la thermodynamique. 9
1.1. Rappel des notions de base : descriptions microscopique et macroscopique. 10
1.2. L’hypothèse Atomique. 10
1.3. Ordres de Grandeur 11
1.4. Notion de température. 12
1.5. Notion de la pression. 12
1.6. Energie interne. 12
1.7. Travail 13
1.8. Unités. 13
Chapitre 2- Notions sur les modes de transferts thermiques. 15
2.1. Introduction. 16
2.2. Les modes de transfert de Chaleur 17
2.2.1. Conduction : 17
2.2.2. Convection : 17
2.2.3. Rayonnement : 17
2.3. Définitions. 18
2.3.1. Champ de température. 18
2.3.2. Gradient de température. 18
2.3.3. Flux de Chaleur : 18
2.4. Conduction. 19
2.5. Convection. 19
2.6. Rayonnement 20
2.7. Le corps noir 21
2.8. Modes combinés de transfert de chaleur 21
2.8.1. Combinés la Conduction et La Convection. 21
Chapitre 3 Principe du maximum d’entropie. 24
3.1. Système Thermodynamique. 25
3.2. Les grandeurs intensives et extensives. 25
3.2.1. Grandeurs intensives. 25
3.2.2. Grandeur extensive. 26
3.3. L’énergie interne et le premier principe. 26
3.4. Equivalence en thermodynamique. 26
3.5. Expérience de Joule. 27
3.6. Expression de en fonction des variables d’état 28
3.6.1. L’enthalpie. 28
3.7. L’entropie et la deuxième loi 29
3.7.1. Principe d’évolution : 31
3.7.2. Condition d’entropie maximale. 31
3.8. Entropie et variables d’état 32
3.8.1. Température thermodynamique. 32
3.8.2. Pression thermodynamique. 32
3.8.3. Entropie du gaz parfait 33
3.9. Transformation quasi-statique. 34
3.10. Transformation réversible. 34
3.10.1. Exemples de transformations quasi-statiques et réversibles. 34
3.10.2. Diagrammes T-S. 36
3.10.3. Transformation cyclique. 36
3.10.4. Cycle de Carnot 37
Chapitre 4- Eléments de théorie cinétique et phénomènes irréversibles. 38
4.1. Introduction. 39
4.2. Libre parcours moyen. 39
4.2.1. Modèle des sphères dures. 39
4.3. Analyse dimensionnelle de la pression. 40
4.3.1. Rappelle. 40
4.3.2. Définition cinétique de la température. 42
4.3.3. Approximation du libre parcours moyen. 42
4.4. Conductibilité thermique. 42
4.4.1. Conductivité thermique. 43
4.4.2. Loi de Fourier 43
4.5. Coefficient de diffusion, Loi de FICK.. 44
4.5.1. Expériences de diffusion. 44
4.5.2. Loi de Fick. 44
Chapitre 5- Fonctions thermodynamiques 46
5.1. Le choix des variables thermodynamique : 47
5.1.1. Rappel 47
5.2. Potentiels thermodynamiques. 48
5.2.1. Travaux quasi-statique et non quasi-statique. 48
5.3. Énergie interne et enthalpie, potentiels pour le travail adiabatique. 49
5.4. Énergie et enthalpie libres, potentiels pour le travail isotherme. 52
5.5. Relations de Maxwell et de Gibbs-Helmholtz. 53
5.6. Capacités calorifiques. 54
Chapitre 6- Potentiel chimique. 57
6.1. Introduction. 58
6.2. Relations Fondamentales 58
6.2.1. Quantité de matière. 59
6.2.2. Grandeurs molaires. 59
6.2.3. Variables d’état 59
6.3. L’énergie interne molaire. 59
6.4. Potentiel chimique. 60
6.5. Critère d’équilibre pour une température et volume constante. 61
6.6. Critère d’équilibre pour une pression et température constante. 61
6.7. Équilibre et stabilité à potentiel chimique fixé. 62
6.8. Réactions chimiques. 62
6.8.1. Sens d’évolution affinité. 63
Chapitre 7- Applications. 64
7.1. Machines thermiques : 65
7.2. Machines thermiques idéales 65
7.2.1. Cycle de Carnot 65
7.3. Machines thermiques réelles. 66
7.3.1. Moteur à explosions. 66
7.3.2. Efficacité thermodynamique du moteur à explosions. 68
7.4. Liquéfaction des gaz et techniques d'obtention des basses températures 69
7.4.1. Les états de la matière. 69
7.5. Liquéfaction à température ambiante. 70
7.5.1. Cycles frigorifiques. 70
7.6. Transitions de phase d'une substance pure. 75
7.6.1. Variance-règle de phases. 76
7.6.2. Corps pur en équilibre sous deux phases. 77
7.7. Transition d’une phase d’un mélange. 77
7.7.1. Courbe d’équilibre des autres corps purs. 78
7.7.2. Solutions diluées. 78
7.7.3. Équilibre chimique. 79
7.8. Thermodynamique des matériaux magnétiques. 80
7.8.1. Approche macroscopique. 80
7.8.2. Modèle microscopique et solution analytique. (Équation de Maxwell-Faraday) 81