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Le premier principe de la thermodynamique

Le premier principe de la thermodynamique. 1. Les grandeurs de la thermodynamique. 1.1. Pression au sein d’un fluide. 1.1. Pression au sein d’un fluide. Liquide. État fluide . Gaz. Molécules faiblement liées et pouvant se déplacer. Molécules faiblement liées et pouvant se déplacer

khalil
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Le premier principe de la thermodynamique

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Presentation Transcript

  1. Le premier principe de la thermodynamique

  2. 1. Les grandeurs de la thermodynamique.

  3. 1.1. Pression au sein d’un fluide.

  4. 1.1. Pression au sein d’un fluide. Liquide État fluide Gaz

  5. Molécules faiblement liées et pouvant se déplacer

  6. Molécules faiblement liées et pouvant se déplacer Gaz à température ambiante : vitesse des molécules de plusieurs centaines de mètres par seconde.

  7. Une surface au sein d’un fluide subit une force : Ballon dans le vide

  8. On considère une surface infiniment petite dS placée au point M. M

  9. M Elle subit une force donnée par :

  10. vecteur normal à la surface M Elle subit une force donnée par :

  11. M Elle subit une force donnée par : P(M) pression dans le fluide au point M.

  12. Force qui s’exerce sur la surface totale S :

  13. Force qui s’exerce sur la surface totale S : Dans le cas où P est la même dans tout le fluide : F = P.S Force = pression x surface

  14. Unités : Pression = force par unité de surface. Dans le S.I., en newton par mètre carré = pascal (Pa).

  15. Unités : Pression = force par unité de surface. Dans le S.I., en newton par mètre carré = pascal (Pa). Le bar ; 1 bar = 105 Pa. Le millimètre de mercure ou torricelli (torr) 760 torr = 101 300 Pa. Le psi (pound per square inch) 1 psi = 6 894 Pa.

  16. Ordres de grandeur : Pression atmosphérique : 101 325 Pa Pression atmosphérique de Mars : 700 Pa Pression atmosphérique de Venus : 9.106 Pa. Un mètre d’eau : 104 Pa. Dans un pneu ~ 2.105 Pa. Dans une bouteille de champagne : 4.105 à 6.105 Pa. Dans une bouteille de plongée : 2.108 Pa. Au centre de la Terre : 3,8.109 Pa. Pression osmotique : 2500 Pa pour c~10-2 mol.L-1.

  17. Les forces de pression sont dues au bombardement de la surface par les molécules du fluide.

  18. 1.2. La température.

  19. 1.2. La température. Froid, chaud : sensations.

  20. 1.2. La température. Froid, chaud : sensations. Caractère subjectif. Il faut bâtir une échelle de température.

  21. Échelle Celsius (dilatation). Mélange eau-glace

  22. Eau bouillante Mélange eau-glace

  23. h Eau bouillante Mélange eau-glace

  24. h Eau bouillante Mélange eau-glace

  25. h x Eau bouillante Mélange eau-glace

  26. h x Eau bouillante Mélange eau-glace

  27. Vaporisation de l’eau, fusion de la glace : Points fixes de l’échelle Celsius.

  28. Une échelle de température nécessite des points fixes pour étalonner les thermomètres.

  29. Une échelle de température nécessite des points fixes pour étalonner les thermomètres. Point de référence pour la congélation : pression normale P0 = 101 325 Pa

  30. Problème : On constate que la température dépend du thermomètre.

  31. Problème : On constate que la température dépend du thermomètre. Nécessité d’une échelle absolue de température.

  32. Échelle absolue de température : échelle kelvin La température est celle donnée par le thermomètre à gaz parfait.

  33. Échelle absolue de température : échelle kelvin La température est celle donnée par le thermomètre à gaz parfait. P pression au sein du gaz. V volume occupé par le gaz. n nombre de moles de gaz. R constante des gaz parfaits.

  34. Point fixe de l’échelle Kelvin : le point triple de l’eau. TT = 273,16 K.

  35. Point fixe de l’échelle Kelvin : le point triple de l’eau. TT = 273,16 K. On a alors R = 8,314 J.mol-1.K-1.

  36. Point fixe de l’échelle Kelvin : le point triple de l’eau. TT = 273,16 K. On a alors R = 8,314 J.mol-1.K-1. Passage échelle Celsius/ échelle Kelvin: T =  +273,15

  37. William Thomson, Lord Kelvin (1824 -1907).

  38. La température est une mesure indirecte de l’agitation thermique des molécules.

  39. Ordres de grandeur : • 44 K : température à la surface de Pluton. • 63 K: fusion de l’azote. • 90 K : ébullition de l’oxygène. • 183,75 K : plus basse température mesurée sur Terre. • 310 K : corps humain. • 331 K : température météo la plus élevée enregistrée sur Terre. • 1170 K : flamme de feu de bois. • 1870 K : flamme du bec Bunsen. • 5800 K : surface du Soleil. • 100 MK : fusion nucléaire.

  40. Remarques : On a la relation : P.V = n.R.Tpour un gaz parfait. Cette relation est l’équation d’état du gaz parfait.

  41. Équation d’état d’un fluide. (P,V, T) =0

  42. Équation d’état d’un fluide. (P,V, T) =0 Elle lie entre eux les paramètres physiques mesurables qui définissent l’état du fluide.

  43. Gaz parfait : Gaz de Van der Waals:

  44. 2. La chaleur (transfert thermique).

  45. 2. La chaleur (transfert thermique). 2.1. Généralités.

  46. 2. La chaleur (transfert thermique). 2.1. Généralités. Échanges entre corps de températures différentes. C’est une énergie qui est échangée. Chaleur : énergie associée à l’agitation thermique.

  47. Notation Q. C’est une énergie, en Joule.

  48. NE PAS CONFONDRE CHALEUR ET TEMPÉRATURE.

  49. 2.2. Conventions.

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