Exercice Thermodynamique Bac

[Antionette Eastin]

Lathermodynamique est la branche de la physique qui s'intresse aux relations entre les aspects thermiques et le mouvement. Elle joue un rle fondamental dans les installations industrielles, et bnficie donc d'une place de choix dans les programmes de PTSI et PT, filire qui en tudie le plus largement les diffrents aspects.

Sauf mention contraire explicite, ces documents ont tous t travaills par mes soins, mais s'inspirent de faon plus ou moins directe de livres et du travail de collgues. J'autorise quiconque le souhaite placer sur son site un lien vers mes documents, mais je n'autorise personne les hberger directement. J'interdis par ailleurs toute utilisation commerciale de mon travail.

Si vous y consentez, nous pourrons utiliser vos informations personnelles provenant de ces Services Amazon pour personnaliser les publicits que nous vous proposons sur d'autres services. Par exemple, nous pourrons utiliser votre historique des vidos regardes sur Prime Video pour personnaliser les publicits que nous affichons sur nos Boutiques ou sur Fire TV. Nous pourrons galement utiliser des informations personnelles provenant de tiers (comme des informations dmographiques, par exemple).

De plus, si vous y consentez, nous utiliserons galement des cookies pour complter votre exprience d'achat dans les boutiques Amazon, comme indiqu dans notre Politique relative aux cookies. Votre choix s'applique l'utilisation des cookies publicitaires internes et tiers sur ce service. Les cookies stockent des informations standard relatives un appareil, telles qu'un identifiant unique, ou y accdent. Les 103 tiers qui utilisent des cookies sur ce service le font dans le but d'afficher et de mesurer des publicits personnalises, de gnrer des informations sur l'audience, et de dvelopper et d'amliorer des produits.

Dans tous les cas, nous utilisons des cookies et des outils similaires, qui sont ncessaires pour vous permettre d'effectuer des achats, d'amliorer votre exprience d'achat et de fournir nos services, comme indiqu dans notre Politique relative aux cookies. Nous utilisons galement ces cookies pour comprendre comment les clients utilisent nos services (par exemple, en mesurant les visites de sites) afin de pouvoir apporter des amliorations. Cliquez sur Refuser pour refuser, ou sur Personnaliser pour faire des choix publicitaires plus dtaills, ou pour en savoir plus. Vous pouvez modifier vos choix tout moment en accdant la section Cookies et choix publicitaires. Pour en savoir plus sur la manire dont Amazon utilise les cookies et les informations personnelles, telles que l'historique des commandes sur la Boutique ou l'historique des vidos regardes, et quelles fins, consultez notre Dclaration de confidentialit et notre Politique relative aux cookies.

Ce recueil d'exercices de thermodynamique a pour but d'assurer une formation solide en thermodynamique, un savoir-faire permettant de dcrire une grande varit de phnomnes physiques, une approche essentielle pour les ingnieurs. Ces exercices sont une application pratique voire parfois une extension des concepts dvelopps dans le livre compagnon, Thermodynamique, des mmes auteurs et publi chez le mme diteur. Les problmes abords appartiennent des domaines divers: machines thermiques, chimie, transport de la chaleur, diffusion, effets croiss, etc...

Reprenons le calcul que nous avons dj fait sur la base de corrlations simplifies de pression de saturation et d'enthalpie de vaporisation, mais en utilisant cette fois les diagrammes de corps purs de l'eau : voir l'exercice Caractrisation d'un fluide la sortie d'une vanne[1].

Un dbit constant d'eau liquide 150C sous une pression de 10 atm passe dans une vanne et subit une dtente jusqu' la pression atmosphrique. La dtente est adiabatique, et on admet que l'on peut ngliger les nergies cintiques transportes par les dbits de matire (les diamtres des conduites sont sur-dimensionns).

Il suffit d'crire le premier principe (systme ouvert en rgime permanent) pour voir que la transformation est isenthalpique. Attention, ne passez pas htivement la conclusion que la transformation est isotherme : ce rsultat bien connu de la dtente de Joule Thomson n'est valable que pour un gaz parfait !

Type Rfrence

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Universit Lille 1

Rsum Problme fondamental sur le cycle de Carnot moteur : calcul des coordonnes des quatre points d'un cycle raliste dans un diagramme de Clapeyron, calcul des quantits de chaleur changes, obtention de l'expression de l'efficacit de la machine, vrification du second principe

Mots-cls efficacit, moteur thermique, diagramme de Clapeyron et cycle de Carnot.

Prrequis

Objectif(s) pdagogique(s)

Consulter l'exercice

Type Entranement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Universit Lille 1

Rsum Etude d'une installation frigorifique fonctionnant l'ammoniac l'aide du diagramme de Mollier: trac du diagramme, et dtermination des grandeurs caractristiques partir de la lecture des valeurs : dbit massique du fluide frigorigne, puissances mcaniques thorique et relle du compresseur, coefficients de performance thorique et rel, puissance calorifique.

Mots-cls machine frigorifique, diagramme de Mollier, coefficient de performance, rendement et diagramme de Mollier.

Prrequis

Objectif(s) pdagogique(s)

Consulter l'exercice

Type Entranement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Universit Lille 1

Rsum Etude de la variation d'enthalpie dans les organes des machines frigorifiques, et en particulier dans les dtendeurs capillaires. Sera calcul la fraction de fluide frigorigne vapor au cours de la dtente, et sa variation d'entropie.

Mots-cls machine frigorifique, dtente de Joule-Thomson, enthalpie, fraction de vapeur et entropie.

Prrequis

Objectif(s) pdagogique(s)

Consulter l'exercice

Type Entranement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Universit Lille 1

Rsum Analyse d'une machine thermique fonctionnant avec deux sources de capacit calorifique et de tempratures variables. Des considrations sur les variations d'entropie permettent de calculer le travail maximal que peut fournir cette machine.

Mots-cls machine thermique, variation d'entropie et entropie de l'Univers.

Prrequis

Objectif(s) pdagogique(s)

Consulter l'exercice

Type Entranement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Universit Lille 1

Rsum Calcul de caractristiques d'une pompe chaleur pour assurer les besoins en chauffage d'une maison individuelle : puissance lectrique fournir au compresseur, nombre de cycles du fluide frigorigne, prise en compte du rendement volumtrique du compresseur

Mots-cls rendement, pompe chaleur et compresseur.

Prrequis

Objectif(s) pdagogique(s)

Consulter l'exercice

un marcheur ivrogne se dplace sur une droite en sautant alatoirement gauche ou droite (de manire quiprobable)

une distance d de l o il se trouve.

A l'intant t = 0 il se trouve l'origine des coordonns et la dure qui s'coule entre chacun de ses sauts ( gauche ou droite )

est T.

1) Quelle est la probabilit P(n,N) que le marcheur ait, en N sauts, effectu n sauts vers la droite et N-n saut vers la gauche.

2) Quel sera sa position x en fonction de N, n et d .

3) Et Quel est le temps t qu'il lui fraudra pour lui faire N sauts?

*Notre but tant de vous aider rsoudre vos difficults, et non de faire les exercices votre place, ne postez pas le sujet d'un exercice sans montrer que vous y avez travaill : il n'y serait probablement pas rpondu. A vous d'expliquer ce que vous avez dj fait, l o vous bloquez, et pourquoi...

Par exemple, si notre "homme bourr" dont je ne parle pas la langue bascule sur sa droite ou sur sa gauche chaque intervalle de temps de longueur [tex]T \gt 0[/tex] (j'imagine que c'est le dlai ncessaire pour retrouve son quilibre avant que de le perdre nouveau ...), alors on peut penser que le temps total mis pour effectuer [tex]N[/tex] embardes est gal [tex]T\times (N-1)[/tex], puisque on observe le phnomne ds le premier cart.

Dire n'avoir aucune ide sur cet exercice facile laisse dubitatif sur l'envie de faire un effort minimal ...ou alors sur la connaissance du cours . ( inscription spcifique OC pour chercher une rponse ...)

Je dois vous avouez que mes cours de thermodynamique remonte il y a bien longtemps et les cours sur Internet ne sont pas toujours clair cependant , j'ai la volont de vouloir comprendre cet exercice qui mle diffrentes matire que je ne matrise pas forcment... En effet je passe un diplme en cours du soir

(*) rappel : je ne connais pas ce que vous savez en thermo, mais l'origine de cette relation vient de ce que dans une transformation isobare, la chaleur change est gale la variation d'enthalpie , \(c_P\) tant la drive de l'enthalpie par rapport la temprature pression constante.

en fait, on peut trs bien garder \(C_P\) en KJ/Kg/K condition que les units des autres grandeurs intervenant dans la formule soit cohrentes donc que la masse du gaz \(m\) soit exprime en Kg et que la quantit de chaleur \(\Delta Q\) soit exprime en KJ .

Vidocours ralis dans le cadre des DUT distance : "Gnie thermique et nergie" et "Mesures physiques".Ce programme est organis en courts modules rassembls en chapitres. Il est orient vers la pratique. Il se veut une aide la comprhension et l'utilisation de la thermodynamique. Les dmonstrations mathmatiques, dveloppes dans les documents d'accompagnement, mais que l'on peut trouver dans de nombreux ouvrages, ne sont pas prsentes, mais mises en perspective. L'accent est mis sur la conceptualisation de la thermodynamique. L'ensemble est orient vers la ralisation de bilans nergtiques des installations industrielles (moteurs, machines thermiques).

INFORMATIONS SUR LES VIDOCOURS DE THERMODYNAMIQUE NIVEAU : 1er cycle technologique et scientifique DURE : 10 x 52 mn ANNE : 1998 - 1999 Auteur / Responsable scientifiques : Michel BRUNEAUX (IUT Ville d'Avray, Universit Paris 10) Ralisateurs : CRAC - IUT d'Orsay, IUT Ville d'Avray Producteurs : CRAC - IUT d'Orsay, IUT Ville d'Avray Vidocours ralis dans le cadre des DUT distance : "Gnie thermique et nergie" et "Mesures physiques". Ce programme est organis en courts modules rassembls en chapitres. Il est orient vers la pratique. Il se veut une aide la comprhension et l'utilisation de la thermodynamique. Les dmonstrations mathmatiques, dveloppes dans les documents d'accompagnement, mais que l'on peut trouver dans de nombreux ouvrages, ne sont pas prsentes, mais mises en perspective. L'accent est mis sur la conceptualisation de la thermodynamique. L'ensemble est orient vers la ralisation de bilans nergtiques des installations industrielles (moteurs, machines thermiques). - mission n1 : Concept gnral d'nergie (systme, tat, transformation ; proprits des corps purs) - Exercices sur l'mission n1 - mission n2 : Temprature ; chaleur ; premier principe - Exercices sur l'mission n2 - mission n3 : Deuxime principe, entropie - Exercices sur l'mission n3 - mission n4 : Fonctions nergtiques ; machines thermiques - Exercices sur l'mission n4 - mission n5 : Gaz parfaits ; cycles moteurs, fluides rels, diagrammes - Exercices sur l'mission n5 - mission n6 : tude thermodynamique des vapeurs ; machines thermiques diphasiques ; qulibre thermodynamique - Exercices sur l'mission n6

3a8082e126