Physique générale : thermodynamique

PHYS-106(h)

Structure du cours

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Contenu de la page

(1) 17 février - 23 février
- Introduction au cours.
- Relativité I
- Giancoli: Chapter: Special Theory of Relativity.

(2) 24 février - 2 mars
- Relativité II
- Giancoli: Chapter: Special Theory of Relativity.

(3) 3 mars - 9 mars
- Introduction à la Thermodynamique:
- Description macroscopique et statistique; Quelque définitions; Principe zero de la thermodynamique.
- Les thérmomètres; La dilatation thermique; Examples.
- La loi des gaz parfaits; Experiences; Temperature absolute; Hypothèse et nombre d'Avogadro; Exemples.
- Giancoli: Chapter Temperature, Thermal Expansion, and the Ideal Gas Law.
- Introduction à la Fusion Nucléaire

(4) 10 mars - 16 mars
- Théorie cinétique des gaz:
- Hypothèses, pression microscopique vitesse quadratique moyenne.
- Énergie cinétique moyenne, température, énergie interne, degrés de liberté, équipartition.
- Distribution des vitesses.
- Giancoli: Chapter Kinetic Theory of Gases.
- Gaz réels:
- Equation de Van Der Waals.
- Température critique et palier de liquéfaction.
- Transitions de phase.
- Giancoli: Chapter Kinetic Theory of Gases

(5) 17 mars - 23 mars
- Gaz réels:
- Rappels: équation de Van der Waals et palier de liquéfaction - Phénomènes atmosphériques.
- Chaleur, chaleur spécifique, calorimétrie.
- Chaleur latente.
- Giancoli: Chapters Kinetic Theory of Gases and Heat and the First Law of Thermodynamics.
- Premier principe de la thermodynamique:
- Premier principe de la thermodynamique - conservation de l'énergie - convention de signes
- Travail - Variable d'état - Cycle thermodynamique
- Giancoli: Chapter Heat and the First Law of Thermodynamics.

(6) 24 mars - 30 mars
- Applications du premier principe : les différents types de transformation
- Règle pour les transformations isotherme, isobare et isochore.
- Exemples de transformations adiabatiques.
- Chaleurs spécifiques molaires.
- Règles pour les transformations adiabatiques.
- Giancoli: Chapter Heat and the First Law of Thermodynamics.
- Introduction au deuxième principe de la thermodynamique
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.

(7) 31 mars - 6 avril

- Moteurs, réfrigérateurs et pompes à chaleur:
- Moteurs à combustion interne.
- Cycle de Stirling et oiseau buveur.
- Réfrigérateurs et pompes à chaleur.
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.
- Cycle et théorème de Carnot:
- Le cycle de Carnot et son rendement.
- Le théorème de Carnot et équivalence avec le deuxième principe.
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.

(8) 7 avril - 13 avril
- Revue de la deuxième partie du cours
- Test mid-semestre

(9) 14 avril – 20 avril

- Entropie et deuxième principe:
- Définition de l'entropie, Entropie pour les gaz parfaits, Diagramme T-S. Le Cycle de Carnot dans le diagramme T-S.
- Exemples de calcul d'entropie et de dQdt. Transformations réversibles et irréversibles, cycle irréversible.
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.
- Entropie et irréversibilité:
- Cycles réversibles -> cycles irréversibles.
- Deuxième principe en termes d'entropie, équivalence avec l'énoncé de Clausius, la direction du temps.
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.
- Briquet à gaz.

21 avril – 27 avril
- Vacances de Paques

(10) 28 avril – 4 mai
- Entropie et désordre: interprétation statistique:
- Entropie, désordre et "mort thermique".
- Micro-états et macro-états, point de vue statistique de la détente de Joule.
- Comment calculer la multiplicite d'un macro-etat .
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.
- Definition statistique de l'entropie, zero de l'entropie:
- Entropie microscopique pour la détente de Joule, "vraie raison" du deuxième principe, 3ème principe de la thermodynamique, zéro de l'entropie et température absolue.
- Giancoli: Chapter Second Law of Thermodynamics; Heat Engines.

(11) 5 mai – 11 mai
- Systèmes fermés; potentiels thermodynamiques
- Concepts de base de l'équilibre thermodynamique; potentiels thermodynamiques; Règles pour atteindre l'équilibre.
- Un exemple d'application des potentiels thermodynamiques: l'électrolyse de l'eau.
- Systèmes ouverts; potentiel chimique:
- Potentiel chimique; Équation de Gibbs
- Équilibre entre deux phases; Égalisation des potentiels chimiques.
- Régle de Gibbs.
- Relation de Clausius-Clapeyron:
- Phase liquide-vapeur; Relation de Clausius Clapeyron.

(12) 12 mai - 18 mai
- Application de Clausius-Clapeyron; pression de vapeur saturante; mélanges et osmose:
- Application de Clausius-Clapeyron: la pression saturante; Equilibre entre phases liquide-solide; Exemple: comment bien patiner sur la glace?
- Osmose et pression osmotique; Loi de Van Hoff
- Deux applications de l'osmose
- Phénomènes de transport: conduction et diffusion de chaleur (1/2):
- Les 3 mécanismes de transfert de la chaleur; La conduction/diffusion; la loi de Fourier.
- Exemples pratiques de la loi de Fourier; Résistance thermique; Couche limite.
- Conduction de la chaleur en géométrie non plane (sphérique).
- La physique d'un bon café.

(13) 19 mai – 25 mai
- Phénomènes de transport: conduction et diffusion de chaleur (2/2)
- L'équation de diffusion; Example d'application: comment construire une bonne cave à vin.
- L'équation de diffusion cylindrique.
- L'équation de diffusion spherique.
- Comment cuire un oeuf à la perfection
- Phénomènes de transport: convection et rayonnement:
- La convection; Loi de Newton.
- Le rayonnement; Émission et absorption; Loi de Kirchhoff; Le corps noir.
- Loi de Planck; Émission du corps noir; Loi de Stefan; Corps gris; Exemples.
- Giancoli: Chapters Heat and the First Law of Thermodynamics and Early Quantum Theory and Models of the Atom.

(14) 26 mai - 1 juin
- Revue de la deuxième partie du cours.
X juin - X juin
- Séance de révision