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UE4 - Thermodynamique 1

UE4 - Thermodynamique 1

En pratique :

Volume horaire de cours : 24
Volume horaire global de TD : 24
Langue principale : français
Nombre de crédits européens : 6

Description du contenu de l'enseignement

· Thermodynamique-physique

  • Introduction : aspects historiques et éléments thermiques (température, chaleur et capacité thermique)
  • Description d’un système thermodynamique : variables d’état, équations d’état, coefficients thermo-élastiques
  • Premier principe, énergie interne : transfert de chaleur, pression, travail et énergie interne
  • Applications au gaz parfait : capacités calorifiques, loi de Laplace , transformations physiques (isochore, isotherme, monobare, adiabatique, …)
  • Le second principe : transformations réversibles et irréversibles, applications des deux principes sur un cycle, machines dithermes, cycle de Carnot, moteurs thermiques, rendement et efficacité
  • Les potentiels thermodynamiques : relations de Clapeyron, énergie libre, enthalpie libre
  • Les changements d’états d’un corps pur : transition de phase et équilibre, pression de vapeur saturante, chaleur latente de changement d’état, diagramme d’équilibre, isothermes d’Andrews, machine thermique avec changements d’état.

· Thermodynamique-chimie

Application du premier principe à la chimie : grandeurs de réaction, cycle de Hess, lois de Kirchoff
Second principe: entropie, enthalpie et enthalpie libre de réaction
Equilibres chimiques: expression de l’enthalpie libre en fonction du quotient de réaction, constante d'équilibre, relation de Van’t Hoff. Déplacement de l'équilibre chimique (principe de Le Chatelier)
· Travaux dirigés
Les exercices des travaux dirigés de thermodynamique (incluant physique et chimie) sont recueillis dans un polycopié illustrant les divers chapitres du cours. Des exercices supplémentaires qui ne sont pas traités en séance sont proposés à titre d’entraînement personnel. Le polycopié comprend aussi des énoncés des contrôles et d’examens des années précédentes. Une attention soutenue et une participation active sont requises pour le bon fonctionnement des TD.
Les TP associés à cette UE sont dans l’UE applications de la physique 1.


Compétences à acquérir

Objectifs :
Faire découvrir à l'étudiant les concepts de base de la thermodynamique, illustrés par quelques applications de la transformation de la matière en physique et chimie. Cet enseignement de nature pluridisciplinaire doit être présenté de manière commune et homogène aux physiciens et physico-chimistes.

Compétences acquises :
A l’issue des enseignements, l’étudiant devrait être capable de :
- différencier les grandeurs extensives et intensives,
- montrer qu’à partir d’un très faible nombre de relations fondamentales on peut retrouver toutes les autres,
- comprendre et décrire le fonctionnement des machines thermodynamiques,
- choisir et utiliser le potentiel thermodynamique approprié,
- calculer et interpréter les chaleurs de réaction,
- prédire le sens spontané d’une transformation chimique et d’en établir les conditions d’équilibre.


Modalités pédagogiques

  • en présence

Discipline

Thermo physique.
Thermo chimie.


Pré-requis

Profils attendus

L’étudiant devra bien maitriser les bases de mathématiques (dérivées et intégrales simples), les concepts de physique générale (énergie en mécanique par exemple) et de chimie générale (liaisons et réactions chimiques par exemple) abordés en L1.