19/09/17 Thermodynamique TSI2, Lycée Jules Ferry

(1)

Nom :

Interrogation de cours

1) Démontrer la relation de la statique des fluides. On considèrera une particule de fluide de volume dVdxdydz et l’axe (Oz) descendant.

Référentiel galiléen

Base cartésienne (axe Oz descendant)

Système : particule de fluide de volume dV=dxdydz Bilan des forces :

• Forces de pesanteur : 𝑑𝐹⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = −𝜇(𝑀)𝑔𝑑𝑉𝑢_𝑉 ⃗⃗⃗⃗ _𝑧

• Forces de pression :

o Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : 𝑑𝐹_𝑥 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∙ 𝑢_𝑆 ⃗⃗⃗⃗ = (𝑃 (𝑥 −_𝑥 ^𝑑𝑥

2 , 𝑦, 𝑧) − 𝑃 (𝑥 +^𝑑𝑥

2 , 𝑦, 𝑧)) 𝑑𝑦𝑑𝑧 = −^𝜕𝑃

𝜕𝑥𝑑𝑥𝑑𝑦𝑑𝑧 o Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : 𝑑𝐹_𝑦 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∙ 𝑢_𝑆 ⃗⃗⃗⃗ = −_𝑦 ^𝜕𝑃

𝜕𝑦𝑑𝑥𝑑𝑦𝑑𝑧 o Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : 𝑑𝐹_𝑧 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∙ 𝑢_𝑆 ⃗⃗⃗⃗ = −_𝑧 ^𝜕𝑃

𝜕𝑧𝑑𝑥𝑑𝑦𝑑𝑧 PFD : 𝑑𝐹⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑑𝐹_𝑉 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0⃗ _𝑆

Projection sur les axes : Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : _𝑥 ^P



^{x y z}^{, ,}



⁰

x

 



Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : _𝑦 ^P



^{x y z}^{, ,}



⁰

y

 

 => pression indépendante des coordonnées x et y Selon 𝑢⃗⃗⃗⃗ : _𝑧 ^gdV ^P



^{x y z dV}^{, ,}



⁰ ^dP

 

^z ^g

z dz

 ^   



2) Donner l’expression du premier principe de la thermodynamique pour une transformation élémentaire. On définira toutes les notations utilisées.

dU dE cWQ - dU : variation élémentaire d’énergie interne en J.

- dEc : variation élémentaire d’énergie cinétique macroscopique en J.

- W : travail élémentaire reçu par le système de l’extérieur en J.

- Q : transfert thermique élémentaire reçu par le système de l’extérieur en J.

3) Donner l’expression du deuxième principe de la thermodynamique pour une transformation finie.

On définira toutes les notations utilisées.

ech créé

S S S

   - ∆𝑆 : la variation d’entropie du système en J.K^-1 - Sech : l’entropie échangée avec l’extérieur en J.K^-1 - S_créé : l’entropie créée en J.K^-1