COURS

Ces cours ont été écrits avec autant de soin que possible. En cas d'erreur ou d'ambiguïté, ne pas hésiter à m'en faire part. Les exercices proposés à la fin de chaque cours sont indispensables pour maîtriser le cours. Le lecteur qui se contente de comprendre ce cours sans faire les exercices restera néanmoins incapable de résoudre la plupart des problèmes les plus simples de thermodynamique. La correction des exercices est proposée dans la rubrique  Corrigés

Cours n° 1 : Température et chaleur.

La thermodynamique a pour objectif général la détermination de l'état d'équilibre énergétique d'un système soumis à différentes contraintes. Si l'une de ces contraintes est levée, la thermodynamique doit prévoir le nouvel état d'équilibre qui en résulte. Dans son sens restreint la thermodynamique étudie les interactions chaleur / mouvement : il est alors nécessaire d'aborder la première notion essentielle, à savoir la chaleur (transfert thermique, transfert "désordonné" d'énergie) qu'il faut absolument dissocier de la notion de température.

 

 

Mise à jour du 11/11/2019

Cours n° 2 : Travail et diagrammes P(V).

Voici la deuxième notion fondamentale de thermodynamique. Les étudiants connaissent déjà la notion de travail en mécanique, il s'agit ici d'adapter cette notion à la thermodynamique et de remarquer l'utilité d'un diagramme P(V) pour calculer le travail échangé lors d'une transformation thermodynamique. Ce cours ne fera intervenir que les travaux dus aux seules forces extérieures de pression (c'est-à-dire échange de travail par modification du volume du fluide). En particulier les autres travaux éventuellement échangés qui ne modifient pas le volume du fluide (turbines, pompes, énergie électrique) ne sont pas abordés (il ne s'agit que d'un cours d'initiation à la thermodynamique, rappelons-le). En outre l'énergie cinétique et potentielle macroscopiques des corps sera négligée devant les travaux et chaleurs échangés, ce qui exclut l'étude des tuyères. Dans ce cas seuls les compresseurs à piston seront étudiés (moteur thermiques, pompes à chaleur, réfrigérateurs).

 

 

Mise à jour du 09/05/2016

Cours n°3 : Premier principe de la thermodynamique. Enthalpie.

Une fois que la chaleur et le travail ont bien été définis, on peut aborder le premier principe de la thermodynamique qui quantifie les échanges d'énergie thermique (la chaleur) et mécanique (le travail). Avant tout, on s'aperçoit que les transformations les plus compliquées peuvent essentiellement se décomposer en une succession de transformations élémentaires : la transformation adiabatique, la transformation isobare, la transformation isochore et la transformation isotherme. La notion d'enthalpie permet de dimensionner l'énergie requise par une machine couplée à un système ouvert qui subit des transvasements et des transformations.

Un document personnel fait le point sur les notions d'énergie totale, mécanique et interne et sur les lois de conservations. Cela sort cependant du cadre de ce site car les notions abordées sont davantage détaillées. Cependant ce document s'avéra très utile, je le pense, pour les professeurs et étudiants qui souhaitent être précis et rigoureux dans les définitions et théorèmes adoptés.

 

Mise à jour du 09/05/2016

Cours n° 4 : Chaleur, travail et énergie interne des gaz parfaits.

Les trois cours précédents permettent d'observer ce qu'il se passe pour les gaz dont le comportement est simplifié à l'extrême : les gaz parfaits.

 

 

Mise à jour du 31/03/2015

Cours n° 5 : Transformations quasi-statiques et réversibles. Le deuxième principe de la thermodynamique.

Les quatre cours précédents nous ont permis de nous familiariser avec les notions de travail, chaleur, énergie interne et gaz parfait. Ce cours permettra d'aborder le fonctionnement des machines thermiques en nous expliquant que tout n'est pas possible en termes d'échange d'énergies.

 

Mise à jour du 31/03/2015

Associée au cours n° 5, une discussion sur le second principe de la thermodynamique avec des échanges d'e-mails entre physiciens, qui prouvent que rien n'est évident...même pour les spécialistes.

 

 

 

Mise à jour du 20/10/2014

Cours n° 6 : Changement de phase des corps purs.

Dernier passage obligé pour comprendre le fonctionnement des machines thermiques avec changement de phase, ce cours aborde les notions élémentaires de changement de phase. Les exercices en fin de cours nous présentent le fonctionnement élémentaire d'une cocotte - minute ; il est recommandé tout particulièrement le paragraphe spécial sur la météo.

 

 

 

 

Mise à jour du 31/03/2015

Animation flash sur la production de C02 en phase supercritique (source : Innovation Fluides Supercritiques ).

Si vous ne voyez pas cette application flash, lire l'en-tête de ce site.

Cliquer sur "Continuer" pour voir le déroulement de l'application.

Cours n° 7 : Les machines thermiques dithermes.

Ce cours, aboutissement de la progression, illustre le principe de fonctionnement des moteurs thermiques dithermes, des réfrigérateurs et des pompes à chaleur. Les exercices présentent de nombreux sujets de thermodynamique donnés à l'examen de BTS Maintenance et résument ce que l'étudiant moyen de 1er cycle universitaire doit pouvoir faire.

 

 

 

 

Mise à jour du 13/01/2017