TOUFIK1991
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 |  موضوع: Cours et exercices de Thermodynamique  الأحد أكتوبر 14, 2012 5:20 pm | |
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بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم و رحمة الله و بركاته 
Ces cours de thermodynamique
(numérotés de 1 à 7) s'adressent à des étudiants dont le niveau scientifique
s'arrête au calcul d'une intégrale simple, de base : ∫(1/x)·dx est le
maximum que l'on peut exiger. Ce cours n'est donc pas un exposé détaillé
destiné à former des spécialistes de thermodynamique mais essaye d'en présenter
de manière aussi épurée que possible les notions fondamentales. Certaines notions
restant encore vagues dans les premiers cours sont, dans les cours suivants,
généralement affinées voire rectifiées. Chaque cours est suivi d'exercices
illustrant les notions abordées. Ces exercices sont indispensables pour
maîtriser le cours.
Les
étudiants qui liront (et comprendront) le cours sans faire les exercices
resteront néanmoins incapables de résoudre les problèmes simples de
thermodynamique ; un cours
n'est pas une émission télévisée qui se termine à la fin de l'exposé. Il doit s'assimiler, et cela passe
nécessairement pas la résolution des exercices qui exposent également une manière de présenter un
problème concret.
Remarques :
- l'auteur, professeur agrégé de physique appliquée, n'est pas un spécialiste de
thermodynamique ; le but de ces documents est de proposer un support de cours
avec applications pour des étudiants en STS Industriels.
-Des transparents sont
disponibles pour chaque cours. Le format
pdf
des fichiers est nécessaire pour respecter une mise en page identique d'un
ordinateur à l'autre. Pour lire ces fichiers vous pourrez utiliser gratuitement
le logiciel Adobe Acrobat Reader
(disponible sur le site http://www.adobe.com/acrobat/ ).
Certaines figures du cours passent assez mal en visualisation sous Acrobat Reader (essentiellement les
dessins qui comportent des couleurs en transparence), cependant ces dessins
sont correctement reproduits à l'impression.
2. Programme et bibliographie.Le programme de thermodynamique des BTS (et 1er
cycle universitaire en général) est vaste puisqu'il s'agit souvent d'amener les
étudiants à comprendre le principe de fonctionnement des machines thermiques
dithermes (réfrigérateurs, moteurs thermiques en contact avec 2 sources de
chaleurs).
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Les ouvrages de thermodynamique disponibles dans le
commerce sont pratiquement tous destinés à des élèves de classes préparatoires
ou à des étudiants dont le niveau mathématique est déjà relativement élevé ;
créer un cours de thermodynamique pour des étudiants de BTS n'a pas été facile,
surtout que des contraintes de temps s'imposent (1 heure par semaine consacrée
à la thermodynamique en BTS Maintenance, ce qui donne 30 heures environ dans
l'année)…et il est souvent nécessaire de ne pas trop approfondir pour ne garder
à l'esprit que l'essentiel. On peut consulter des anciens manuels de cours de
mécanique destinés aux élèves de Terminale F1 (nouvellement
"génie mécanique") dans lesquels la thermodynamique était encore au programme.
Pour les ouvrages récents, voir la biblio en fin de page .
3.
Cours
Cours n° 1 : Température et chaleur.
Comme la thermodynamique (dans son sens restreint) étudie les
interactions chaleur/mouvement, il est nécessaire d'aborder la première
notion essentielle : la chaleur (transferts thermiques), qu'il faut absolument dissocier de la
notion de température. |
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. En
particulier les travaux obtenus à partir des forces intérieures au système
(travail dit "indiqué") ne sont pas abordés, en particulier les
turbines ne sont pas étudiées (il ne s'agit que d'une introduction à la
thermodynamique, rappelons-le). En outre l'énergie cinétique et potentielle des
corps sera négligée devant les travaux et chaleurs échangées, ce qui exclut
l'étude des tuyères.
Dans
ce cas seuls les compresseurs à piston seront étudiés (moteur thermiques,
pompes à chaleur, réfrigérateurs). |
Cour n°3 : Les quatre transformations
thermodynamiques de base. Le premier principe de la thermodynamique.
Une fois que la chaleur et le travail ont bien été définis, on peut
aborder le premier principe de la thermodynamique qui nous explique 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 de base : la transformation adiabatique, la transformation
isobare, la transformation isochore et la transformation isotherme. Des
transparents abordent de façon simpliste la manière d'effectuer ces
quatre transformations. |
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. |
Cours n° 5 : Transformations quasi-statiques.
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.
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Cours n° 6 : Changement d'état 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. |
Cours n° 7 : Les machines thermiques dithermes.
Ce cours, aboutissement du programme des BTS
Maintenance, illustre le principe de fonctionnement des moteurs thermiques, 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 savoir
faire. |
Télécharger l'ensemble des cours et exercices (4,5 Mo)Ces cours ont été créés avec autant de soin que
possible, mais une coquille n'est
pas exclue : toute critique de ces cours
sera la bienvenue.Contact :  Christophe HAOUY | |
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