Thermodynamique

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AIDE-MÉMOIRE DE THERMODYNAMIQUE
ENSAM CER de Lille, Didier Descamps 28 mai 2008
4.3.4 1 Introduction 1.1 Généralités . . . . . . . . . 1.2 Système thermodynamique . 1.3 Variable thermodynamique . 1.4 Différents états de la matière Équations de Bernoulli . . . . 15 16 16 17 19 20 21 22 22 22 25 25 26 26 27 27 27 29 29 29 30 31 33 33 33 34 34

3 5 Premier principe de la thermodynamique 5.1Système en vase clos . . . . . . . . . 3 4 5.2 Système ouvert . . . . . . . . . . . . 4 5 6 Deuxième principe 6.1 Énoncés . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Thermométrie 6 6.2 Rendements . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Principe « zéro » de la thermody6.3 Échelle thermodynamique des temnamique . . . . . . . . . . . . . . . . 6 pératures . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Système à deux corps . . . . .6 6.3.1 Cycle de Carnot . . . . . . . . 2.1.2 Système à trois corps . . . . . 7 6.3.2 Échelle thermodynamique et 2.2 Choix d’un thermomètre . . . . . . . 7 rendement de Carnot . . . . . 2.3 Quelques thermomètres industriels . . 8 7 Entropie 3 Calorimétrie 8 7.1 Cycle de Carnot. . . . . . . . . . . . 7.2 Définition de l’entropie . . . . . . . . 4 Travaux d’évolution 10 7.2.1 Transformationréversible . . 4.1 Quelques définitions . . . . . . . . . 10 7.2.2 Transformation irréversible . . 4.1.1 Transformation isobare . . . . 10 7.2.3 Troisième principe . . . . . . 4.1.2 Transformation isochore . . . 10 7.2.4 Équations de l’énergie . . . . 4.1.3 Transformation isotherme . . 10 4.1.4 Transformation adiabatique . 10 8 Gaz parfaits 4.1.5 Transformations réversible et 8.1 Loi d’état . . . . . . . .. . . . . . . irréversible . . . . . . . . . . 10 8.2 Limites du modèle . . . . . . . . . . 4.1.6 Cycle thermodynamique . . . 11 8.3 Cœfficients calorimétriques, énergie 4.2 Système fermé . . . . . . . . . . . . 11 interne, enthalpie . . . . . . . . . . . 4.2.1 Travail en vase clos . . . . . . 11 8.4 Expression de l’entropie des gaz par4.2.2 Théorème de l’énergie cinéfaits . . . . . . . . . . . . .. . . . . tique . . . . . . . . . . . . . 12 4.3 Système ouvert . . . . . . . . . . . . 13 9 Transformations des gaz parfaits 9.1 Isotherme . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Cas d’une évolution réversible 13 9.2 Isobare . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Cas d’une évolution irréversible 14 9.3 Isochore . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Répartition des travaux dans une machine . . . . .. . . . 14 9.4 Isenthalpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

9.5 9.6

9.7

Adiabatique réversible . . . . . . . Polytropiques . . . . . . . . . . . . 9.6.1 Compression réversible refroidie . . . . . . . . . . . . 9.6.2 Compression irréversible . . 9.6.3 Détente irréversible . . . . . Adiabatique avec transfert de masse 9.7.1 Température totale,enthalpie totale . . . . . . . . . . . . 9.7.2 Pression totale . . . . . . .

. . . . . . . .

35 13 Rendements 13.1 Compressions . . . . . . . . . . . 35 13.1.1 Compressions refroidies . 13.1.2 Compressions adiabatiques 37 13.2 Détentes . . . . . . . . . . . . . . 37 13.3 Cycles de conversion d’énergie . . 37 13.3.1 Moteur . . . . . . . . . . 37 13.3.2 Thermopompe . . . . . .

. . . . . . .. . . . . . .

60 61 61 61 63 63 63 64 65 65 65 66 67 68 68 68 69 71 71 71 71 72 72 72 72 73 74 75 75 75 77 77 78 80 80 81 82 84

10 Gaz parfaits et diagrammes 10.1 Diagramme de Clapeyron (p,v) . . . 10.1.1 Représentation des principales transformations . . . . 10.1.2 Représentation des travaux . 10.2 Diagramme entropique (T,s) . . . . 10.3 Compressions dans (T,s) . . . . . . 10.3.1 Isothermeréversible . . . . 10.3.2 Adiabatique réversible . . . 10.3.3 Polytropique réversible . . . 10.3.4 Polytropique irréversible . . 10.3.5 Compressions étagées . . . 10.4 Détentes dans (T,s) . . . . . . . . . 10.4.1 Détente réversible . . . . . 10.4.2 Détente irréversible . . . . . 10.5 Quelques autres diagrammes . . . . 11 Fluides réels 11.1 Espace (T,v,p) . . . . . . . . . . . . 11.2 Diagramme...
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