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  • : Aborder les domaines de la physique enseignés en Math Sup. Donner sa place à des promenades littéraires. Rêver et sourire aussi (parfois même avant tout), parce que c'est tout bonnement bon et nécessaire :-)
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S22

Documents : Thermodynamique PCSI



  Lu 16/03 (15h-17h) Tipe : G2
 
Ma 17/03 (8h-10h)  
Cours
1h45'
Suite T3.IV
2) Premier Principe
3) propriétés de l'énergie interne
4) Expression différentielle du premier principe


V - Transfert Thermique
1) Principe de calcul de Q
2) Transformations particulières
a) Transformation isochore
b) transformation monobare et enthalpie H
3) Capacités thermiques
a) Choix du couple (T,V) : Cap. th. à volume constant CV
* cas d'une transformation isochore d'un système quelconque
* cas d'une transformation quelconque d'un GP

--> Retenir : l'énegie interne U étant une fonction d'état, la variation de l'énergie interne ne dépend pas du chemin suivi : pour la calculer, on choisit un chemin réversible (hypothétique) entre l'état initial et l'état final considérés.

 
 









TD
15'
* Ex-T2.1 : Masse de l'atmosphère terrestre PDF-logo  
Me 18/03 (8h-10h)  
Cours
2h
Suite de T3.V.3)

b) Choix du couple (T,P) : Cap. th. à pression constante CP
* cas d'une transformation monobare d'un système quelconque
* cas d'une transformation quelconque d'un GP

--> Retenir : l'enthalpie H étant une fonction d'état, la variation de l'enthalpie ne dépend pas du chemin suivi : pour la calculer, on choisit un chemin réversible (hypothétique) entre l'état initial et l'état final considérés.

c) Relation de Mayer (concerne les GP seulement !)
d) cas particulier de l'état condensé
4) Chaleur latente ou enthalpie de changement d'état
5) Calorimétrie
PDF-logo
a) Méthode de smélanges
b) Méthopde électrique
c) méthode électrique en régime stationnaire
6) Complément : Thermodynamique du corps humain
PDF-logo


Me 18/03 (14h-16h)/(16h-18h)  
TP
2h

TP19 - Système à deux ressorts modélisé par un Oscillateur Harmonique et Diagramme de phase (1)



 
Je 12/03

(14h-15h/15h-17h) G1

 
TD
1h

Info
2h
* Ex-T2.14 : Manomètre différentiel PDF-logo

* Info : tracés de diagramme de Bode de Filtres d'ordre 2 sous Maple (2/2)
 
Ve 13/03 (8h-10h)  
TD
1h
* Ex-T2.2 : 2 modèles d'atmosphères
* Ex-T2.5 : Ascension d'un ballon de volume constant
 
Cours
2h
Suite T3

VI - Transformation des Gaz Parfaits
0) Expressions de bases pour l'étude des transformations d'un GP
1) Compression/détente isotherme d'un GP
2) Transformation adiabatique (qcque)
3) Transformation adiab. QS* d'un Gaz Parfait
a) Lois de Laplace
b) Calcul du travail reçu
c) Condition de validité de la Loi de Laplace
4) Diagramme de Clapeyron PDF-logo
a) Formule de Reech
b) Interprétation graphique de la formule de Reech dans le diagramme P,V) :
--> Savoir tracer l'allure d'une adiab. QS* ou d'une isotherme
--> et savoir les positionner correctement l'une par rapport à l'autre lorsqu'elles se coupent un un point (PA,VA)


--> Exercices T3 PDF-logo
--> Corrigés d'exercices T2 et correction du DM n°6

 



Le programme de colle de la semaine prochaine (S23 / Lu 23 mars 2009) est :

- Thermodynamique
     *  T2 : Statique des Fluides
     *  T3 :
Premier principe
 
==> bien connaître les questions de cours :

-(T2) savoir établir la Relation Fondamentale de la Statique des Fluides
-(T2) Connaître le thm d'Archimède
-(T2) Connaître les hypothèses de l'atmosphère isotherme et savoir exprimer le champ de force de pression correspondant
-(T2) savoir appliquer la RFSF dans un liquide
-(T3) savoir :
* caractériser une transformation (monotherme/isotherme, monobare/isobare, isochore, adiabatique, NQS, QS, QS*, réversible)
* effectuer un bilan énergétique pour une transformation d'un GP (isochore, monobare, isotherme, adiabatique)
-(T3) connaître l'expression du travail des forces pressantes et savoir que Pext=P nécessite que la transformation soit QS*

-(T3) définition des capacités thermiques ; leur expressions pour un GP (avec la relation de Mayer)
-(T3) connaître les 2 lois de Joule pour les GP


Le programme du devoir surveillé de la semaine prochaine est :
Mécanique : M10 (Système de deux points matériels)
Electrocinétique : Filtres d'ordre deux actifs (avec AO)
Thermodynamique : T2 (statique des fluides)

Par Qadri Jean-Philippe - Ecrire un commentaire
Publié dans : Cahier de textes : Physique - Voir les 0 commentaires
Après une question sur un sujet dramatique, une autre, plus légère, dénotant une saine et vive curiosité, permet de mettre en évidence l’importance des ordres de grandeurs :



Si on enlevait tous les bateaux de la mer, de combien descen¬drait le niveau de l'eau ?

Richard Higginson



97-Conti_Hong_Kong
D' après le principe d' Archimède, un corps flottant s'enfonce jusqu'à ce qu'il ait déplacé son propre poids d'eau. Chaque tonne (ou mètre cube) d'eau déplace un mètre cube d'eau. Une première estimation du tonnage de toutes les flottes militaires du monde donne quelque chose comme 7 millions de tonnes. La flotte marchande est bien plus importante, de l'ordre de 1760 millions de tonnes, ce qui ferait un total de 1767 millions de tonnes. Répartissez cette quantité d'eau à la surface de l'océan mondial (environ 360.1012 m2), et vous obtiendrez une épaisseur de 5 micromètres (5 millièmes de millimètre).
Le fret maritime augmente de 3 % par an, ce qui correspond au contenu de 10000 piscines olympiques. Mais il s'agit là d'une goutte dans l'océan: l'élévation du niveau des mers due au réchauffement climatique est 25 000 fois plus grande.

Mike Follows

Les ours blanc ont-ils le blues ?
et 100 autres questions savantes et intrigantes
,
Paris, Seuil, 2009,
p. 134.

ours-blancs-blues

















Par Qadri Jean-Philippe - Ecrire un commentaire
Publié dans : Thermodynamique - Voir les 0 commentaires


S21

Documents : Thermodynamique PCSI



Ma 10/03 (8h-10h)  
Cours
2h
 Suite et fin T1

V - Gaz réels
1) Coefficients thermoélastiques
a) Définition
b) cas d'un GP
2) Gaz de Van der Waals
a) Equation d 'état
b) Interprétation des coefficients du modèle de VdW
c) Energie interne du gaz de Van der Waals
3) Cas des liquides et ds solides
--> modèles du corps incompressibles et indilatables ("fluide incompressible")


T2 – ELEMENTS DE
STAT
IQUE DES FLUIDES
PDF-logo

I - Relation fondamentale de la statique des fluides (RFSF)
1) Modèle du fluide continu
2) Champ de forces dans un fluide au repos

a) Forces volumiques
b) Forces surfaciques
c) "densité volumique" des forces de pression
3) RFSF dans le champ de pesanteur uniforme

a) Deux méthode pour l'établir
* à partir de la "densité volumique" des forces de pression
* à partir du TCI appliqué à une tranche de fluide cylindrique de surface S entre z et z+dz
b) Surface isobares

 
 













fin T1




Me 11/03 (8h-10h)  
Cours
2h
Suite de T2

II - Modèle de l'atmosphère isotherme
1) Hypothèses du modèle
2) Champ de pression dans le modèle de l'atmosphère isotherme

3) Influence de la hauteur du système
Cf. poly. p. 3 PDF-logo
3) Interprétation statistique et facteur de Boltzmann

II - Statique des fluides incompressibles
1) Domaine d'application
2) RFSF pour un fluide incompressible et homogène dans le champ de pesanteur uniforme
3)Applications
a) Principe des vases communicants ; application au Siphon
b) L'interface de 2 fluides homogènes non miscibles de densités différentes est un plan horizontal



Me 11/03 (14h-16h)/(16h-18h)  
TP
2h

TP18 - Amplificateurs Opérationnels réels (2)
Montages amplificateur non inverseur (fin), suiveur,
impédances d'entrée/de sortie



 
Je 12/03 (10h-12h) Rattrapage du cours de Ve 06/03
 
Cours
2h
Suite et fin de T2.III.3)
c) Mesure de pression : manomètre et baromètre
d) Thm de Pascal ; application aux Presses hydrauliques

IV - Actions exercées par les fluides au repos
1) Calcul direct des forces pressantes
2) Théorème d'Archimède :
a) Définition           
b) Expression de la poussée d'Archimède
c) Thm d'Archimède 
d) Solide immergé   e) Application











 fin T2
Je 12/03

(14h-15h/15h-17h) G2

 

TD
1h

Info

2h

* Ex-M11.5 :  étoile binaire 
 

* Info : tracés de diagramme de Bode de Filtres d'ordre 2 sous Maple (1/2)
 
Ve 13/03 (8h-10h)  
Cours
2h

T3 – PREMIER PRINCIPE
de la THERMODYNAMIQUE
PDF-logo


I - Transformation d'un système thermodynamique
1) Définition
2) Types de transformation
3) Bilan d'une fonction d'état extensive lors d'uns tranformation

II - Travail fourni par le milieu extérieur
1) Travail des forces de pression
2) Application
:
a) Transformation QS monobare
b) Représentation graphique du travail des forces de pression pour une TQS
3) Autres travaux :
a) travail électrique
b) travail des froces de pesanteur

III - Equivalence Chaleur-Travail
1) Expérience de Joule-Mayer
2) Chaleur

IV - Premier principe
1) Energie totale et énergie interne

--> Exercices T2 PDF-logo

 



Le programme de colle de la semaine prochaine (S22 / Lu 16 mars 2009) est :

- Thermodynamique
     *  T1 : Modèle du gaz parfait
     *  T2 :
Eléments de statique des fluides
 
==> bien connaître les questions de cours :
-(T1) savoir :
* énoncer le modèle du GP
* définir la température cinétique
* savoir établir la pression cinétique d'un gaz parfait
* savoir exprimer l'énergie interne U d'un GPM
* définir la capacité thermique à volume constant
* énoncer le modèle du gaz de van der Waals, interpréter les coefficients a et b, exprimer l'énergie interne U d'un GVdW
-(T1) connaître les définition des coefficients thermoélastiques
-(T2) savoir établir la Relation Fondamentale de la Statique des Fluides
-(T2) Connaître le thm d'Archimède
-(T2) Connaître les hypothèses de l'atmosphère isotherme et savoir exprimer le champ de force de pression correspondant
-(T2) savoir appliquer la RFSF dans un liquide



Par Qadri Jean-Philippe - Ecrire un commentaire
Publié dans : Cahier de textes : Physique - Voir les 0 commentaires
Voici une question posée par un lecteur anonyme du New Scientist dont le sujet, l’élévation du niveau des océans, d’une importance majeure dans les années et décennies à venir, conduit à une réponse qui fait le lien entre le cours sur les satellites (M7), le caractère non galiléen du referentiel terrestre (M11) et le cours de statique des fluides (T2) :

Quand de grands champs de glace fondent, l'élévation du niveau des mers qui en résulte est-elle la même à toutes les lati¬tudes, ou plus forte à l'équateur à cause de la rotation de la Terre ?

Anonyme


L'élévation du niveau marin est loin d'être uniforme, mais l'effet de la rotation de la Terre est très faible. Si la Terre était recouverte d'eau, et si une couche d'eau supplémentaire était ajoutée, elle serait de 0,5 % plus épaisse à l'équateur qu'aux pôles à cause de la gravité plus faible. Pour une élévation de 7 mètres (ce qui est attendu avec la fonte du Groenland ou de la calotte antarctique de l'ouest), cela représenterait 3,5 cm de plus à l'équateur qu'aux pôles.
Un autre effet de la rotation terrestre est qu'elle dissémine les masses de glace tout autour du globe, de façon à les éloigner de l'axe de rotation. Cela augmente le moment d'inertie de la planète et fait donc ralentir sa rotation (comme une patineuse écartant les bras ralentit la sienne).
Une couche de 7 mètres d'eau ralentirait la rotation de 1 millionième. Le jour s'allongerait de 0,1 seconde et l'élévation à l'équateur serait plus faible : on aurait finalement une différence de quelques centimètres. Mais l'effet le plus important serait le suivant : actuellement, la glace du Groenland exerce une attraction gravitationnelle sur les eaux océaniques. Si cette glace fond, cette force disparaîtra. En outre, le continent sera soudain allégé et s'ajustera à une nouvelle ligne de flottaison.


fonteGroenland

(Les zones en orange ou en rouge sont les zones

où la glace s'est mise à fondre au moins un jours dans l'année)

 
D'après les calculs, le niveau océanique devrait baisser dans un rayon de 1000 km autour du Groenland, mais monter un peu ailleurs.

Les chercheurs tentent de déterminer, à partir de mesures d'altimétrie par satellite, si les variations du niveau des mers sont dues à la fonte de la calotte groenlandaise, antarctique ou autre. Et ces études ne sont pas simples car la surface de l'océan n'est pas du tout sphérique. Les courants marins créent des bosses et des creux pouvant atteindre une amplitude de 1 mètre. En tout cas, la fonte des glaces va très certainement entraîner des modifications des courants et des hauteurs des océans. Pour l'instant, les simulations informatiques sur le climat ne prennent pas en compte ces différences d'altitude.

Chris Hughes,
Laboratoire océanographique Proudman

Les ours blanc ont-ils le blues ?
et 100 autres questions savantes et intrigantes
,
Paris, Seuil, 2009,
p. 127-128.

banquise_glaceFonte de la glace arctique

Par Qadri Jean-Philippe - Ecrire un commentaire
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Cours (2e période)
 
T1 : Introduction à la thermodynamique / Modèle du Gaz Parfait
PDF-logo
T2 : Eléments de Statique des fluides
PDF-logo
T3 : Premier principe de la Thermodynamique / Bilan d'énergie PDF-logo
T3 : Fiche Méthodes PDF-logo
T4 : Deuxième principe de la thermodynamique / Bilan entropique
PDF-logo
T4.App1 : Détentes de Joule / Bilans énergétique et entropique PDF-logo
T5 : Applications des deux principes aux Machines thermiques PDF-logo
T6 : Changements d'états PDF-logo

TD/DL/DM :
 
 
Exercices de thermodynamique (1) : T1 à T5 (Mise à jour 10/04)
PDF-logo
DLn°19 : Transformations de deux gaz parfaits dans un système à deux pistons (07/04) (Premier et Deuxième principes) PDF-logo
DMn°7 : production de froid (10/04) (détente adiabatique / détente de Joule-Thomson / température d'inversion) PDF-logo


     
Par Qadri Jean-Philippe - Ecrire un commentaire
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