Processus thermodynamiques dans la atmosph re
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Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère - PowerPoint PPT Presentation


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Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère. Les transformations isobares Le réchauffement matinal et le refroidissement nocturne qui constituent l'oscillation journalière normale de la température de l'air dans les basses couches. Les transformations adiabatiques

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Presentation Transcript
Processus thermodynamiques dans la atmosph re
Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère

  • Les transformations isobares

    • Le réchauffement matinal et le refroidissement nocturne qui constituent l'oscillation journalière normale de la température de l'air dans les basses couches.

  • Les transformations adiabatiques

    • Il s'agit essentiellement des détentes ou des compressions subies par les particules atmosphériques au cours de leurs mouvement verticaux.


  • D tente compression adiabatique
    Détente/compression adiabatique

    q=0

    <

    700 mb

    Détente

    Tfd

    Ti

    Ti

    État initial

    800 mb

    q=0

    900 mb

    Compression

    Tfc

    >

    Ti


    Transformation adiabatique

    En admettant que l'air est un gaz parfait, et par définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Transformation adiabatique


    Transformation adiabatique1
    Transformation adiabatique définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    En éliminant dT entre ces deux équations:


    Transformation adiabatique2
    Transformation adiabatique définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    comme p et sont des variables d'état, cette équation

    peut être intégrée facilement entre deux états 1 et 2,

    en considérant le processus adiabatique.

    ou


    Transformation adiabatique quations de poisson
    Transformation adiabatique: définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme: équations de Poisson


    Temp rature potentielle
    Température potentielle définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Les variations de température subies par la particule pendant

    les mouvements verticaux peuvent être calculées

    en utilisant les équations de Poisson.


    Temp rature potentielle1
    Température potentielle définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    On définit alors la température potentielle d'une

    particule d ’air sec comme la température que cet air

    a après avoir subit une transformation adiabatique

    telle que sa pression finale est de p0, un niveau de

    pression choisi comme référence


    Temp rature potentielle2
    Température potentielle définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    En physique de l'atmosphère la température potentielle est

    usuellement exprimée en Kelvin et le niveau de référence

    choisit est le niveau de 1000 mb.

    avec p en mb.


    D tente compression adiabatique1
    Détente/compression adiabatique définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    q=0

    700 mb

    Détente

    Tfd

    <

    Ti

    < i

    <

    i

    Ti

    État initial

    900 mb

    q=0

    >

    1000 mb

    Compression

    Tfc= i

    Ti


    Changement de la temp rature potentielle
    Changement de la température potentielle définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:


    Changement de la temp rature potentielle1
    Changement de la température potentielle définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:


    Premier principe
    Premier principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Dans le cas d ’un gaz parfait cp est constant et alors,

    Cette équation constitue une autre forme de la

    première loi de la thermodynamique.


    Deuxi me principe de la thermodynamique
    Deuxième principe de la thermodynamique définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Le premier principe de la thermodynamique est une

    affirmation de l'équivalence des diverses formes

    d'énergie et de la conservation de celle-ci.

    Le deuxième principe de la thermodynamique permet

    de savoir quelles sont les transformations possibles

    parmi celles qui conservent l'énergie.


    Deuxi me principe

    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Un système e tendance à se placer dans la situation de désordre maximum car c ’est cette situation qui se produit du plus grande nombre de façons.


    Deuxi me principe1

    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Lors d ’un processus spontanée, le désordre de l ’univers augmente


    Deuxi me principe selon la thermodynamique
    Deuxième principe: selon la thermodynamique définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Le deuxième principe de la thermodynamique s'énonce

    comme suit: pour toute transformation réversible dans

    système fermé, le rapport:

    est la différentielle exacte d'une fonction d'état

    S appelée entropie du système.


    Deuxi me principe2
    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    On a donc dans le cas d'une transformation

    infinitésimale réversible,

    Et par unité de masse


    Deuxi me principe3
    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Enceinte adiabatique

    État final

    État initial

    Q = ?

    S2-S1 =?


    Deuxi me principe4
    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Pour toute transformation irréversible d'un système fermé

    on a:

    Posons:

    est par définition la chaleur non compensée de Clausius


    Deuxi me principe5

    Deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    La variation d ’entropie pendant un processus quelconque est:


    Deuxi me loi
    Deuxième loi définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Transformation réversible:

    Transformation irréversible:

    Transformation impossible:


    Changement d entropie processus r versible
    Changement d ’entropie: processus réversible définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Au cours d ’une transformation réversible,

    la première et la deuxième loi de la

    thermodynamique conduisent à:


    Changement d entropie processus r versible1
    Changement d ’entropie: processus réversible définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Ou encore:


    Changement d entropie changement de phase
    Changement d ’entropie: changement de phase définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    À température et à pression constantes on a:


    Usage conjoint du premier et deuxi me principe
    Usage conjoint du premier et deuxième principe définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Premier principe:

    Conjoint

    Deuxième principe:


    Nergie libre de gibbs la 2 me loi temp rature et pression constantes
    Énergie libre de Gibbs définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:La 2ème loi à température et pression constantes

    Énergie libre de Gibbs


    Processus quelconque possible spontan
    Processus quelconque: Possible? Spontané? définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:

    Pour utiliser la deuxième loi de la

    thermodynamique en pratique,

    il faut calculer s et le comparer à

    Comment calculer s quand le procédé est

    irréversible ?

    N ’oubliez pas que l ’entropie est une variable d ’état:

    sa variation ne dépend que de l ’état initial et de

    l ’état final!


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