Formation ECAM Arts & Métiers
Données Générales
Programme Académique Formation ECAM Arts & Métiers :
Type de module Cours
Cours : 36h00
TD : 9h00
TP : 9h00
Projet : 0h00
Stage : 0h00
Travail personnel : 60h00
Durée totale : 54
Statut :
Obligatoire
Période :
SEMESTRE 2
Langue d'enseignement :
Français
Objectifs généraux
Ce module est une introduction à un domaine complexe dont le traitement complet relève de la physique statistique. On s'attachera, de façon prioritaire, à la rigueur des raisonnements mis en place (définition du système, lois utilisées…). Outre la maîtrise des capacités reliées aux notions abordées, cette partie a pour vocation l'acquisition des compétences transversales suivantes :
- définir un système qui permette de faire les bilans nécessaires à l'étude
- faire le lien entre un système réel et sa modélisation
- comprendre qu'il peut exister plusieurs modèles de complexité croissante pour rendre compte des observations expérimentales
- utiliser des tableaux de données ou des représentations graphiques complexes.
Contenu
1. Descriptions microscopique et macroscopique d'un système à l'équilibre
a) Échelles microscopique, mésoscopique, et macroscopique.
b) Système thermodynamique. Surface de contrôle.
c) État d'équilibre d'un système soumis aux seules forces de pression. Pression, température, volume, équation d'état. Grandeur extensive, grandeur intensive. Exemples du gaz parfait et d'une phase condensée indilatable et incompressible.
d) Vitesse quadratique moyenne. Température cinétique. Exemple du gaz parfait monoatomique : Ec = 3/2kT.
e) Énergie interne d'un système. Capacité thermique à volume constant dans le cas du gaz parfait.
f) Énergie interne et capacité thermique à volume constant d'une phase condensée considérée incompressible et indilatable.
g) Approximation des phases condensées peu compressibles et peu dilatables.
h) Corps pur diphasé en équilibre. Diagramme de phases (P,T). Cas de l'équilibre liquide-vapeur : diagramme de Clapeyron (P,v), titre en vapeur.

2. Énergie échangée par un système au cours d'une transformation
a) Transformation thermodynamique subie par un système.
b) Travail des forces de pression. Transformations isochore, monobare. Transformations polytropiques d'un gaz parfait.
c) Transfert thermique. Transformation adiabatique. Thermostat, transformations monotherme et isotherme.

3. Premier principe. Bilans d'énergie
a) Premier principe de la thermodynamique : U + dEc = Q + W
b) Enthalpie d'un système. Capacité thermique à pression constante dans le cas du gaz parfait et d'une phase condensée incompressible et indilatable.
c) Enthalpie associée à une transition de phase : enthalpie de fusion, enthalpie de vaporisation, enthalpie de sublimation.

4. Deuxième principe. Bilans d'entropie.
a) Deuxième principe : fonction d'état entropie, entropie créée, entropie échangée. dS = Sech + Scréé avec Sech = S(Qi/Ti).
b) Variation d'entropie d'un système. Loi de Laplace. Cas particulier d'une transition de phase.

5. Machines thermiques
Application du premier principe et du deuxième principe aux machines thermiques cycliques dithermes : rendement, efficacité, théorème de Carnot.
Prérequis
Cours de Physique-Chimie programme filière S
Module semestre 1 : LIIAem01ESigPhy-Signaux physiques
Bibliographie
Physique PSI-PSI*-PT-PT* de Vincent Renvoizé
Physique tout-en-un PSI-PSI* de Marie-Noëlle Sanz
Les 1001 Questions en Prépa Physique de Christian Garing
Formulaire Maths Physique Chimie SII PTSI PT de Bertrand Hauchecorne
Évaluation(s)
Nature Coefficient Objectifs
1Devoir écrit2
2Devoir oral19 contrôles oraux (1 contrôle par quinzaine)