Formation ECAM Arts & Métiers
Données Générales
Programme Académique Formation ECAM Arts & Métiers :
Type de module Cours
Cours : 27h00
TD : 9h00
TP : 6h00
Projet : 0h00
Stage : 0h00
Travail personnel : 20h00
Durée totale : 42
Statut :
Obligatoire
Période :
SEMESTRE 3
Langue d'enseignement :
Français
Objectifs généraux
Ce module permet une consolidation du cours de thermodynamique du semestre S2 et contribue à asseoir les compétences correspondantes.
Les compétences suivantes sont développées dans cette partie du programme :
· Maîtriser les notions de champs scalaire et vectoriel.
· Découper un domaine physique (volume, surface) en éléments infinitésimaux, puis sommer les contributions infinitésimales d'une grandeur extensive.
· Définir une surface de contrôle afin de réaliser des bilans de grandeurs extensives.
· Utiliser des diagrammes thermodynamiques de fluides réels.
Contenu
1. Éléments de statique des fluides dans un référentiel galiléen.
a) Forces surfaciques, forces volumiques. Champ de pression.
b) Statique dans le champ de pesanteur uniforme : relation dp/dz = - µg.
c) Résultante de forces de pression.

2. Expression différentielle des principes thermodynamiques.
a) Échelle mésoscopique, transformation infinitésimale.
b) Premier principe pour un système fermé sous la forme dU + dEc = µW + µQ.
c) Deuxième principe pour un système fermé sous la forme dS = µSéch + µScréée avec µSéch = S(µQi/Ti).
d) Potentiel thermodynamique. Fonction enthalpie libre G.
e) Identités thermodynamiques pour un système fermé de composition variable. Potentiel chimique.
f) Système fermé de composition constante.

3. Diagrammes d'état des fluides réels purs.
a) Notion de phase.
b) Évolution et équilibre d'un corps pur lors d'un changement d'état isotherme.
c) Enthalpie de changement d'état.
d) Variations élémentaires d'enthalpie et d'entropie au cours d'un changement d'état isotherme.
e) Règle des moments.
f) Diagrammes de Clapeyron (P,v), entropique (T,s), de Mollier (h,s) et des frigoristes (log P,h).
g) Tables thermodynamiques.

4. Description d'un fluide en écoulement stationnaire dans une conduite.
a) Grandeurs eulériennes. Régime stationnaire.
b) Lignes et tubes de courant.
c) Débit massique.
d) Débit volumique.
e) Écoulements laminaires.

5. Énergétique des fluides en écoulement laminaire stationnaire dans une conduite.
a) Fluides parfaits. Fluides newtoniens : notion de viscosité.
b) Bilan de grandeurs énergétiques extensives.
c) Bilan d'énergie pour un fluide parfait, relation de Bernoulli.
d) Perte de charge singulière et régulière.
e) Travail indiqué massique wi d'une machine.
f) Premier et deuxième principes pour un écoulement stationnaire unidimensionnel d'un système à une entrée et une sortie
g) Systèmes à plusieurs entrées et sorties

6. Thermodynamique industrielle.
A) Étude sommaire de quelques dispositifs élémentaires des installations industrielles.
a) Compresseur et turbine calorifugés.
b) Mélangeur et séparateur isobares globalement calorifugés.
c) Échangeur thermique globalement calorifugé.
d) Détendeur calorifugé (laminage).
e) Tuyère calorifugée.

B) Cycles industriels.
Moteurs, réfrigérateurs, pompes à chaleur.

7. Transfert d'énergie par conduction thermique
a) Densité de flux thermique.
b) Loi de Fourier.
c) Bilan enthalpique.
d) Équation de la chaleur sans terme source.
e) Analogie électrique dans le cas du régime stationnaire.
f) Loi de Newton.
Prérequis
Cours de Physique-Chimie programme filière S
Module semestre 1 : LIIAem01ESigPhy-Signaux physiques
Module semestre 1 : LIIAem02EThermo-Thermodynamique
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)