Lycée Fénelon Sainte-Marie
Physique
Plan du cours
de thermodynamique
2016-2017
TH1 : EQUILIBRES DIPHASES du CORPS PUR SYSTEMES OUVERTS EN REGIME STATIONNAIRE
TH1 : EQUILIBRES DIPHASES DU CORPS PUR...1
SYSTEMES OUVERTS EN REGIME STATIONNAIRE...1
INTRODUCTION...2
1 – CHANGEMENTS D’ÉTATS DU CORPS PUR (RÉVISION)...2
1.1. DÉFINITIONS...2
1.1.1. Etats physiques du corps pur...2
1.1.2. Différents changements d’état physique...2
1.2. DIAGRAMMED’ÉQUILIBREDESPHASES (P,T)...3
1.3. DIAGRAMMEDE CLAPEYRON (P,V)...3
1.3.1 – Description...3
1.3.2 - Titre massique en vapeur
...41.4. DIAGRAMME (P,V,T)...4
1.5. RETARDAUCHANGEMENTD’ÉTAT...4
1.6. PROPRIÉTÉSTHERMODYNAMIQUES...5
1.6.1 – Variations d’enthalpie...5
1.6.2 - Variation d’entropie de changement d’état...5
2 – MACHINES THERMIQUES...5
2.1. BILAND’ÉNERGIED’UNSYSTÈMEOUVERT
...62.1.1 – Cas général : démonstration
...62.1.2 – Cas du régime stationnaire : équation des machines
...62.2. BILAND’ENTROPIED’UNSYSTÈMEOUVERT
...72.3 – UTILISATIONDEMODÈLESIDÉAUX
...72.4 UTILISATIONDEDIGRAMMES...8
2.4.1 – Diagramme (T,s) (diagramme entropique)...8
Exercice 1 : Utilisation du diagramme (T,s)
...92.4.2 - Diagramme p-h (diagramme de frigoristes)...9
Exercice 2 : Utilisation du diagramme log(p)-h
...92.5 – UTILISATIONDETABLESÀSATURATION...11
Exercice 3 : Utilisation de la table
...112.6 – ORGANESDEMACHINESTHERMIQUES (MODÈLESIDÉAUX)...11
2.6.1 – Tuyère
...112.6.2 – Organes calorifugés sans parties mobiles...12
2.6.2.1 – Tuyaux et détendeurs...12
2.6.2.2 – Séparateur ...12
2.6.3 – Organes calorifugés avec parties mobiles
...12PC/PC
*
2.6.4 – Echangeurs
...12 2.7 - EFFICACITÉDESMACHINESDITHERMES...133 – PROBLÈME D’APPLICATION : CLIMATISEUR – DIAGRAMME (P,H)
...14TH2 : DIFFUSION DE PARTICULES
TH2 : DIFFUSION DE PARTICULES...1
1 – APPROCHE MICROSCOPIQUE DE LA DIFFUSION...2
1.1 – MISEENÉVIDENCE – AUTRESPHÉNOMÈNESDETRANSPORT...2
1.2 – LIBREPARCOURSMOYEN (RÉVISION)...2
1.3 – MODÈLEDELAMARCHEAUHASARDÀ 1 DIMENSION...3
1.3.1 – Les éléments du modèle...3
1.3.2 – Résultats statistiques : abscisse moyenne et écart quadratique moyen...4
1.3.3 – Du modèle discret au modèle continu de la diffusion
...51.3.3.1 – Probabilité d’une molécule d’être en x à l’instant t...5
1.3.3.2 – Passage au modèle continu
...52 – BILAN DE PARTICULES...6
2.1 – DUMICROSCOPIQUEAUMÉSOSCOPIQUE...6
2.2 – FLUXDEPARTICULES...6
2.2.1 – Flux élémentaire de particules
...62.2.2 - Densité de courant de diffusion
...62.3 – BILANDEPARTICULES...7
2.3.1 – Sources et puits de particules...7
2.3.2 – Bilan local de particules
...73 – LOI DE FICK ET ÉQUATION DE LA DIFFUSION...8
3.1 – LOIDE FICK...8
3.1.1 – Enoncé et propriétés...8
3.1.2 – Coefficient de diffusion...8
3.2 – EQUATIONDELADIFFUSION...8
3.2.1 – Démonstration à une dimension
...83.2.2 - Généralisation à 3 dimensions
...93.2.2 – Echelles caractéristiques en régime dépendant du temps...9
Exercice 1 : Durée typique de diffusion d’un parfum
...93.2.3 – Irréversibilité du phénomène de diffusion...9
3.2.4 – Analogie avec la diffusion de quantité de mouvement...10
4 – QUELQUES SOLUTIONS DE L’ÉQUATION DE DIFFUSION...10
4.1 – CONDITIONSAUXLIMITES...10
4.2 – ELARGISSEMENTDIFFUSIFUNIDIMENSIONNEL...10
4.3 – RÉGIMESTATIONNAIRE...11
4.3.1 – Conservation du flux en l’absence de source/puits de particules
...124.3.2 – A 1 dimension unidirectionnelle
...124.3.3 – A symétrie cylindrique...12
Exercice 2 : Tuyau poreux
...124.3.4 – A symétrie sphérique...12
Exercice 3 : Sphère radioactive
