Utilisation des tables de variables thermodynamiques (2)

A travers un exercice, il est montré qu'en l'absence de valeurs pour le liquide comprimé, il est possible de les remplacer par les valeurs du liquide saturé à même température.

Premier principe de la thermodynamique (2)

Pour pouvoir utiliser simplement le premier principe génarélisé, une simplification de la dérivée de l'énergie interne du système est nécessaire. Deux modèles sont couramment utilisé :

• l'évolution avec écoulement en régime permanent (ERP), où l'état thermodynamique du système est supposée constante dans le temps, sans pour autant être uniforme dans le système : ce modèle correspond par exemple au fonctionnement d'une turbine sur du long terme ;
  
• l'évolution avec écoulement uniforme (EU), où l'état thermodynamique du système varie avec au cours du temps mais est uniforme dans tout le système : ce modèle correspond par exemple au remplissage d'un réservoir.

Premier principe de la thermodynamique (1)

Le troisième cours a permis d'établir l'équation qui régit le principe de conservation de l'énergie dans le cas général des systèmes ouverts. La démonstration est basée sur une approche systémique.
Dans le bilan des échanges d'énergie, il faut prendre en compte, par rapport à un système fermé, les échanges énergétiques suivants :

• l'énergie transportée par les masses entrantes et sortantes,
• le travail d'écoulement liés aux transferts de masse.

Pour simplifier l'écriture de l'équation, il est adopté un changement de variable : h = u + Pv. On introduit ainsi l'enthalpie.
Il faut noter également la présence dans l'équation de deux écritures de l'énergie interne :

• une forme totale U (exprimée en kJ), pour l'énergie présente dans le système à un instant t,
• une forme massique u (exprimée en kJ/kg), pour les masses traversant la frontière du système.

Utilisation des tables de variables thermodynamiques

A travers un exercice simple, il est abordé l'utilisation des tables de variables thermodynamiques sous l'angle de :

• la recherche de valeurs,
• l'interpolation linéaire.

L'interpolation linéaire permet de trouver des valeurs intermédiaires à celles présentes dans les tables. Cette méthode est basée sur l'hypothèse qu'entre deux points successifs de la table de variables thermodynamiques, il existe une relation linéaire.

Introduction (2)

Dans ce deuxième cours, il a été abordé à travers un exemple :

• la transition discontinue, du point de vue physique, en terme de propriétés thermodynamiques (notamment le volume massique) lorsque l'on passe d'une phase liquide à une phase vapeur,
• la transition continue, du point mathématique, de la valeur thermodynamique caractérisant le mélange liquide-vapeur (notamment le volume massique du mélange), lorsque que l'on passe d'une phase liquide à une phase vapeur,
  
• la notion de titre, x, d'un mélange liquide vapeur,
• la recherche simple d'informations dans les tables de variables thermodynamique.

Le cours s'est terminé par la démonstration du principe de conservation de la masse pour un système ouvert, dans une approche systémique.

Introduction

Ce premier cours a pour objectif de poser les notions essentielles pour le développement du cours, de vérifier que les élèves possèdent ces connaissances et les significations physiques qui y sont rattachées.
La première partie a permis d'établir le principe de conservation de l'énergie pour un système fermé. La notion d'énergie interne est abordée et le fait qu'elle comprend l'énergie cinétique et l'énergie potentielle. Nous avons également adopté la convention de signe pour les échanges d'énergie : positif quand le système reçoit de l'énergie, négatif quand il en donne.
Dans une deuxième partie, les systèemes ouverts sont abordés et il apparait alors que l'échange d'énergie peut se faire aussi sous la forme d'un échange de masse. Ce qui nous amènera à établir une nouvelle équation pour le principe de conservation de l'énergie (prochain cours). Pour éclairer, cette notion de système ouvert, l'exemple de la centrale thermique est abordé. On constate que si les différents composants de la centrale thermiqe (chaudière, turbine, condenseur, pompe, canalisations) sont des systèmes ouverts, l'installation prise dans sa globalité est un système fermé.
Dans une troisième partie, nous distinguons les grandeurs extensives (volume, masse, énergie) et les grandeurs intensives (pression, température). Dans la suite du cours nous ramènerons les grandeurs extensives à des grandeurs intensives en les divisant par la masse. Pour les distinguer des autres grandeurs, les grandeurs massiques seront toujours représentée sous la forme de lettres minuscules.
Pour terminer le cours, il est abordé la notion de fonction d'état, qui mathématiquement ont des formes différentielles totales exactes, ce qui se traduit physiquement par le fait que leur variation ne dépend pas du chemin suivi au cours de la transformation. L'Energie Interne est une fonction d'état. Par contre, le travail et la chaleur ne sont pas des fonctions d'état.

La chaleur

La notion de "chaleur" doit être connue.
Doit être également connue, l'expression donnant l'échange de chaleur, pour une évolution infinétisimale et réversible, en fonction des six coefficients calorimétriques.
Le site "Les Amphis de France 5" présente, sur ce sujet :

• un cours vidéo,
• des exercices commentés.
  

Les propriétés des corps purs

Les notions suivantes doivent être connues :

• La représentation du diagramme de phase (solide, liquide vapeur) en fonction des variables P, v et T
• le point triple,
• le point critique,
• les courbes de saturation.

• La projection de ce diagramme dans le plan P-v, pour la partie comprenant les phases liquide et vapeur

• se déplacer sur une isotherme,
• calculer le titre d'un mélange liquide-vapeur.

Le site "Les Amphis de France 5" présente, sur ce sujet :

• un cours vidéo,
• des exercices commentés.