LeMondePrépaFr - Sujets et Corrigés de Concours MP, PC, PSI

ˇˆ ˙ Sommaire [ MPSI – THERMODYNAMIQUE ] 1

© Dunod, Paris, 2010 ISBN 978-2-10-056030-1

L’objectif de ce résumé du cours est de permettre d’en revoir rapidement les points importants Pour cette raison, il ne remplace pas le cours, ne contient pas d’exemples et rentre peu dans les détails Cependant, il ne s’agit pas d’un simple formulaire : l’accent a été mis sur l’articulation logique entre les différents

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La thermodynamique est la partie de la physique qui s’interesse à l’étude des bilans d’énergie entre un système et le milieu l’extérieur, autrement dit c’est l’étude des propriétés physiques des corps en fonction de la température Déﬁnition 1 1 Modèle microscopique du gaz parfait 1 1 1 Déﬁnitions

NOTES DE COURS DE THERMODYNAMIQUE

Resume de Thermodynamique I - lombardfcom

R´esum´e de la thermodynamique

´etait captiv´e par la thermodynamique, et la consid´erait comme la seule th´eorie physique qui ne serait jamais renvers´ee ) Comme on va le voir, j’esp`ere, les deux domaines (la thermody-namique et la m´ecanique statistique) se compl`etent Point de d´epart de la thermodynamique : on consid`ere un syst`eme en interaction avec son

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Sommaire

[ MPSI - THERMODYNAMIQUE ]........................................................................................................................1

1 - INTRODUCTION A LA THERMODYNAMIQUE...........................................................................................3

I DIVERS ETATS DE LA MATIERE................................................................................................................................3

II PRESSION DANS UN FLUIDE EN EQUILIBRE..............................................................................................................3

III DESCRIPTION D"UN SYSTEME PAR DES VARIABLES D"ETAT......................................................................................4

IV EQUILIBRE D"UN SYSTEME...................................................................................................................................4

V TRANSFORMATION D"UN SYSTEME.........................................................................................................................4

VI EQUATION D"ETAT...............................................................................................................................................5

VII COEFFICIENTS THERMOELASTIQUES (OU DE REPONSE) D"UN FLUIDE......................................................................5

2 - PROPRIETES THERMOELASTIQUES DES GAZ.........................................................................................6

I PROPRIETES THERMOELASTIQUES DES GAZ REELS AUX FAIBLES PRESSIONS..............................................................6

II DEFINITION DU GAZ PARFAIT.................................................................................................................................6

III APPLICATIONS DE L"EQUATION D"ETAT DU GAZ PARFAIT........................................................................................6

IV EQUILIBRE DE L"ATMOSPHERE TERRESTRE SUPPOSEE ISOTHERME..........................................................................7

3 - ETUDE CINETIQUE DES GAZ PARFAITS....................................................................................................8

I MODELE DU GPM..................................................................................................................................................8

II VALEURS MOYENNES............................................................................................................................................8

III PRESSION D"UN GAZ PARFAIT EN EQUILIBRE STATISTIQUE......................................................................................8

IV EQUATION D"ETAT DU GP....................................................................................................................................9

V ENERGIE D"UN GPM.............................................................................................................................................9

VI GENERALISATION................................................................................................................................................9

VII CAPACITE THERMIQUE A VOLUME CONSTANT....................................................................................................10

4 - PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE...............................................................................11

I ENERGIE D"UN SYSTEME FERME EN THERMODYNAMIQUE.......................................................................................11

II TRAVAIL DES FORCES DE PRESSION......................................................................................................................12

III PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE...................................................................................................12

IV CAPACITE THERMIQUE A PRESSION CONSTANTE..................................................................................................13

V APPLICATION A LA CALORIMETRIE......................................................................................................................13

5 - PROPRIETES ENERGETIQUES DES GAZ PARFAITS...............................................................................15

I LOIS DE JOULE.....................................................................................................................................................15

II RELATION DE MAYER POUR LES GP....................................................................................................................15

III TRANSFORMATION ISOTHERME REVERSIBLE D"UN GP.........................................................................................15

IV TRANSFORMATION ADIABATIQUE REVERSIBLE D"UN GP (ISENTROPIQUE).............................................................15

V CYCLE DE CARNOT D"UN GAZ PARFAIT................................................................................................................16

IV DETENTE DE JOULE - GAY LUSSAC : ISOENERGETIQUE.......................................................................................16

VII DETENTE DE JOULE - THOMPSON (OU JOULE - KELVIN) : ISOENTHALPIQUE........................................................16

VIII METHODOLOGIE.............................................................................................................................................17

6 - SECOND PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE ; ENTROPIE...........................................................18

I NECESSITE D"UN SECOND PRINCIPE........................................................................................................................18

II ENONCE NON MATHEMATIQUE DU 2E PRINCIPE.....................................................................................................18

III ENONCE MATHEMATIQUE DU 2E PRINCIPE...........................................................................................................18

IV PROCESSUS REVERSIBLES ET PROCESSUS IRREVERSIBLES....................................................................................18

V CYCLES DITHERMES...........................................................................................................................................19

VI INEGALITE DE CLAUSIUS...................................................................................................................................19

VII ENTROPIE........................................................................................................................................................20

VIII BILANS D"ENTROPIE........................................................................................................................................20

!7 - MACHINES THERMIQUES...........................................................................................................................22

I MACHINES MONOTHERMES...................................................................................................................................22

II MACHINES DITHERMES.......................................................................................................................................22

8 - CHANGEMENTS D"ETAT DES CORPS PURS.............................................................................................23

I EQUILIBRE LIQUIDE-GAZ......................................................................................................................................23

II EQUILIBRES SOLIDE-LIQUIDE ET SOLIDE-GAZ.......................................................................................................24

9 - THERMOCHIMIE...........................................................................................................................................26

I CHALEURS DE REACTION......................................................................................................................................26

II RELATION ENTRE DRH ET DRU.............................................................................................................................26

III VARIATION DES CHALEURS DE REACTION AVEC LA TEMPERATURE.......................................................................26

IV CALCUL D"UNE ENTHALPIE DE REACTION............................................................................................................26

V ENERGIE DE LIAISON COVALENTE........................................................................................................................27

VI TEMPERATURE DE FLAMME (OU T° DE COMBUSTION ADIABATIQUE ISOBARE/ISOCHORE)......................................27

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I Divers états de la matière

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VI Equation d"état

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III Premier principe de la thermodynamique

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