Thermodynamique A RAPPELS ET COMPLEMENTS I Le premier principe de la thermodynamique 1 Equilibre thermodynamique 2 Energie d un système 3 Enoncé du premier principe 4 Notion de fonction d état 5 Bilan énergétique infinitésimal II Relations du gaz parfait III Fonctions de plusieurs variables 1 Dérivée partielle 2 Différentielle d une fonction de plusieurs variables 3 Différentielle logarithmique 4 Forme différentielle 5 Théorème de Schwartz IV Le deuxième principe de la thermodynamique 1 Enoncé de Prigogine 2 Système isolé 3 Variation d entropie d un gaz parfait 4 Echauffement d une phase condensée V Transition de phases d un corps pur 1 Définition 2 Diagramme d état d un corps pur 3 Enthalpie de changement d état B THERMOCHIMIE I Avancement d une réaction chimique 1 Réaction chimique 2 Système physico-chimique 3 Transformation
II Constante thermodynamique d équilibre d une réaction chimique 1 Activité d un constituant 2 Expression de la constante thermodynamique d équilibre 3 Détermination de l état final d un système physico-chimique 4 Variance d un système physico-chimique III Mesure de constantes thermodynamiques d équilibre (TP) IV Enthalpie standard de réaction 1 Etat standard d un constituant pur 2 Système et transformation physico-chimiques de référence 3 Enthalpie standard de réaction 4 Enthalpie standard de formation V Réactions réalisées en réacteur isobare 1 Enthalpie d un mélange de constituants 2 Réacteur isobare : application du premier principe de la thermodynamique 3 Réacteur isobare et isotherme 4 Réacteur isobare et adiabatique VI Mesure d une enthalpie standard de réaction (TP) VII Enthalpie libre et potentiels chimiques 1 Système fermé de composition invariable 2 Système fermé de composition variable 3 Expression du potentiel chimique VIII Entropie standard de réaction ; enthalpie libre standard de réaction 1 Rappel : système et transformation physico-chimiques de référence 2 Entropie standard de réaction 3 Enthalpie libre standard de réaction IX La loi d action des masses 1 Enthalpie libre de réaction 2 Expression générale de la loi d action des masses 3 Constante thermodynamique d équilibre 4 Relation de Van t Hoff 5 Variation de la constante d équilibre avec la température
X Les grandeurs d évolution 1 Degré d avancement et déplacement de la réaction 2 Signification physique des différentes enthalpies libres XI Prévision du sens d évolution d une réaction 1 Rappel : enthalpie libre de réaction 2 Quotient de réaction 3 Grandeurs d évolution et grandeurs d équilibre 4 Enthalpie libre de réaction et création d entropie 5 Prévision du sens d évolution XII Optimisation d un procédé chimique 1 Paramètres d influence 2 Principe de l optimisation 3 Optimisation par modification de K 4 Optimisation par modification de Q r XIII Synthèse industrielle de l ammoniac (approche documentaire) C TRANSFERTS THERMIQUES I L opérateur vectoriel gradient 1 Notion de champ scalaire 2 Définition du gradient ; expression en coordonnées cartésiennes 3 Autres systèmes de coordonnées 4 Applications 5 Signification physique II Les trois modes de transfert thermique 1 Conduction thermique 2 Convection thermique 3 Rayonnement thermique 4 Synthèse III Max Planck, père de la mécanique quantique?(approche documentaire) IV Loi de Stefan du rayonnement thermique (TP)
V Modèle des résistances thermiques en régime stationnaire 1 Profil de température en conduction thermique 2 Résistance thermique conductive 3 Analogies avec l électrocinétique 4 Résistance thermique conducto-convective 5 Exemple VI Diffusion thermique unidirectionnelle en géométrie cartésienne 1 Notion de diffusion 2 Bilan local d énergie interne 3 Equation de la diffusion thermique 4 Diffusivité thermique 5 Propriétés caractéristiques de la diffusion thermique 6 Présence de sources internes de chaleur VII Transfert thermique unidirectionnel en géométrie cartésienne (TP) VIII Diffusion thermique unidirectionnelle en géométrie cylindrique ou sphérique 1 Surfaces et volumes usuels 2 Diffusion thermique en géométrie cylindrique 3 Diffusion thermique en géométrie sphérique 4 Généralisation : notion de laplacien scalaire IX Les opérateurs vectoriels divergence et laplacien scalaire 1 L opérateur divergence 2 Le laplacien scalaire X Diffusion thermique en géométrie quelconque 1 Equation locale de conservation de l énergie interne 2 Equation de la diffusion thermique XI Diffusion thermique (résolution numérique)
D MACHINES THERMIQUES I Rappels sur les machines thermiques 1 Liquéfaction d un gaz 2 Machines dithermes cycliques 3 Autres systèmes de coordonnées II Premier principe pour un système ouvert en régime stationnaire 1 Ecoulement d un fluide en régime stationnaire 2 Système ouvert ; système fermé 3 Travail des forces extérieures de pression 4 Premier principe appliqué aux composants des machines thermiques III Classification des composants des machines thermiques 1 Composants à variation d énergie cinétique nulle 2 Composants à variation importante d énergie cinétique 3 Principe de machines thermiques simples IV Diagramme (p,h) dit «diagramme des frigoristes» 1 Courbe de saturation 2 Isothermes 3 Isotitres 4 Isochores 5 Isentropes 6 Utilisations du diagramme V Machines thermiques (TP: utilisation du logiciel Thermoptim)