Thermodynamique

Objectifs de l’enseignement:

Figurant parmi les branches fondamentales de la physique, l’enseignement de cette matière permet à l’étudiant d’acquérir les lois fondamentales de la thermodynamique et la conservation de l’énergie ainsi que les fonctions thermodynamiques ou d’état caractérisant un système et l’irréversibilité.

Connaissances préalables recommandées:

Il est recommandé de maîtriser la matière « Chimie 2 » enseignée en S2 de la 1^ère année Sciences de la Matière.

Contenu de la matière :

Chapitre 1- Rappel des principes de la thermodynamique:

Rappel des notions de base: descriptions microscopique et macroscopique; travail, chaleur, énergie interne; principe de conservation de l’énergie ; définition de l’équilibre thermique.

Rappel des principes de la thermodynamique.

Chapitre 2- Notions sur les modes de transferts thermiques:

Conduction, convection, rayonnement thermique.

Chapitre 3- Principe du maximum d’entropie:

Contraintes internes ; principe du maximum d’entropie ; variables thermodynamiques: température, pression, potentiel chimique, … transformations quasi-statiques et réversibles ; travail maximum et machines thermiques.

Chapitre 4- Eléments de théorie cinétique et phénomènes irréversibles

section efficace, temps de vol, libre parcours moyen ; température, pression ; exemples de lois physiques irréversibles ; approximation du libre parcours moyen, conductibilité thermique, coefficient de diffusion.

Chapitre 5- Fonctions thermodynamiques

Choix des variables thermodynamiques ; potentiels thermodynamiques ; capacités calorifiques ; relation de Gibbs-Duhem.

Chapitre 6- Potentiel chimique

Relations fondamentales; coexistence de phases ; conditions d’équilibre à pression constante ; équilibre et stabilité à potentiel chimique fixé ; réactions chimiques.

Chapitre 7- Applications:

Machines     thermiques:     machines     thermiques     idéales;     machines     thermiques     réelles; liquéfaction des gaz; techniques d’obtention des basses températures.

Transitions de phase d’une substance pure; transitions de phase d’un mélange; solutions diluées; équilibre chimique.

Thermodynamique des matériaux magnétiques: approche macroscopique; modèle microscopique et solution analytique.

 Mode d’évaluation :

Continu : 33%    Examen : 67%

Références:

(Livres et polycopiés, sites internet, etc) :

• DIU et al, Thermodynamique, Editions Hermann, Paris, (2007).
• DIU et al, Exercices et problèmes de thermodynamique, Editions Hermann, Paris, (2010).
• P. PEREZ, Thermodynamique: Fondements et applications, Exercices et problèmes, Dunod, Paris, (2001).
• LE BELLAC et al, Thermodynamique statistique, Dunod, Paris, (2001).
• GREINER et al, Thermodynamique et mécanique statistique, Springer, Paris, (1999).
• J-N. FOUSSARD, MATHE, Thermodynamique – Bases et applications, Cours et exercices corrigés, 2^ème Ed. Dunod, (2010)
• MAUDUIT, Thermodynamique en 20 fiches, Ed. Dunod, (2013)