Section:
Sciences de l'ingénieur industriel
Codification:
TH210
Thermodynamique
Enseignants:
Vincent HANUS

Volume horaire:
40
Pondération:
60
Activité obligatoiore:
Oui
Année académique:
2018-2019

Place de l'activité d'apprentissage dans le programme
Articulation avec d'autres activités d'apprentissage
  • Activités d'apprentissage supports + acquis d'apprentissage préalables requis

    Physique générale et appliquée : théorie et exercices (PY111 - 1B):
    - Température, dilatation et loi des gaz parfaits: dilatation linéique, volumique, loi des gaz parfaits, mélange de gaz, loi de Dalton
    - La théorie cinétique: distribution de vitesse, l'évaporation, l'ébullition.

  • Activités d'apprentissage complémentaires

    Génie énergétique : théorie (ET301 - 3B)
    Génie énergétique : bureau d'études (EB301 - 3B)
    Conception énergétique : théorie (CE181 - 1M)
    Conception énergétique : bureau d'études (CB181 - 1M)
    Efficacité énergétique (EG239 - 2M)

Acquis d'apprentissage spécifiques sanctionnés par l'évaluation

L'étudiant sera capable au terme de l'activité de 40 heures organisée uniquement au second quadrimestre:
- de calculer diverses caractéristiques d'un cycle quelconque au moyen de formules, de tables et/ou d'un logiciel;
- d'appliquer les principes et les notions de la thermodynamique à un système pour en caractériser le comportement;
- de démontrer divers théorèmes liés à thermodynamique.

At the end of this learning activity of 40 hours, the student will be able:
- to calculcate various characteristics of a cycle with formulas, tables or a software;
- to apply the principles and the notions of thermodynamics to a system to characterize its behaviour;
- to demonstrate various theorems related to thermodynamics.

Contenu

L'étudiant sera capable d'utiliser les ressources suivantes en termes de savoirs:
- Les variables d'état: la pression, la température, l'énergie interne, l'enthalpie, l'entropie, l'énergie de Helmholtz, l'énergie de Gibbs;
- L'étude d'un système: les principes de la thermodynamique, les bilans, les transformations, le cycle de Carnot, divers exemples de systèmes;
- Le comportement de la matière: les équations d'état, les substances pures, l'air humide.

The student will be able to use the following ressources as knowledge:
- The state variables: the pressure, the temperature, the internal energy, the enthalpy, the entropy, the Helmholtz free energy, the Gibbs free energy;
- The study of a system: the thermodynamic principles, the balaces, the transformations, the Carnot cycle, some system examples;
- The behaviour of the substances: the state equations, the chemical substances, the psychrometrics.

L'activité d'apprentissage est divisée en huit séances théoriques accompagnées de huit séances pratiques. Le contenu de chaque séance (partie du cours vue lors des séances théoriques, énoncé des exercices des séances pratiques) est donné préalablement sur la plateforme d'e-learning. L'étudiant souhaitant assister au cours peut donc préparer les séances théoriques en explorant préalablement les parties à voir et les séances pratiques en sélectionnant les méthodes nécessaires à la résolution des exercices. L'étudiant ne souhaitant pas assister au cours a les informations nécessaires pour évoluer seul dans la connaissance des phénomènes étudiés. L'accès à chaque séance théorique est conditionné à la participation à un test en ligne sur la séance théorique précédente: si le test est réussi, l'étudiant peut accéder au cours; si le test se solde par un échec, l'étudiant doit se présenter avec une question portant sur la séance théorique précédente; dans les autres cas, l'étudiant n'est pas autorisé à assister au cours. Les questions sont passées en revue et les réponses sont données au début de chaque séance théorique. Le résultat du test concernant la dernière des séances théoriques est examiné lors de la séance pratique suivante, selon les mêmes modalités. Si la dernière séance théorique vient à être écourtée, alors la partie pratique commence à être abordée pendant le reste de la séance. Les séances pratiques sont réalisées sur le logiciel Equation Engineering Solver (EES); l'étudiant est tenu de respecter les termes du contrat de licence de l'utilisateur final (http://www.fchart.com/ees/eula.php). Les séances pratique se déroulent comme suit: un étudiant projette sa résolution pour ses camarades, et le programme mis au point est mis en ligne sur la plateforme d'e-learning après la séance.
Méthodes d'enseignement-apprentissage mises en oeuvre

L'activité d'apprentissage est divisée en huit séances théoriques accompagnées de huit séances pratiques. Le contenu de chaque séance (partie du cours vue lors des séances théoriques, énoncé des exercices des séances pratiques) est donné préalablement sur la plateforme d'e-learning. L'étudiant souhaitant assister au cours peut donc préparer les séances théoriques en explorant préalablement les parties à voir et les séances pratiques en sélectionnant les méthodes nécessaires à la résolution des exercices. L'étudiant ne souhaitant pas assister au cours a les informations nécessaires pour évoluer seul dans la connaissance des phénomènes étudiés.
L'accès à chaque séance théorique est conditionné à la participation à un test en ligne sur la séance théorique précédente: si le test est réussi, l'étudiant peut accéder au cours; si le test se solde par un échec, l'étudiant doit se présenter avec une question portant sur la séance théorique précédente; dans les autres cas, l'étudiant n'est pas autorisé à assister au cours. Les questions sont passées en revue et les réponses sont données au début de chaque séance théorique. Le résultat du test concernant la dernière des séances théoriques est examiné lors de la séance pratique suivante, selon les mêmes modalités.
Si la dernière séance théorique vient à être écourtée, alors la partie pratique commence à être abordée pendant le reste de la séance. Les séances pratiques sont réalisées sur le logiciel Equation Engineering Solver (EES); l'étudiant est tenu de respecter les termes du contrat de licence de l'utilisateur final (http://www.fchart.com/ees/eula.php). Les séances pratique se déroulent comme suit: un étudiant projette sa résolution pour ses camarades, et le programme mis au point est mis en ligne sur la plateforme d'e-learning après la séance.

Modalités d'évaluation de l'activité d'apprentissagee
Février - JuinSeconde Session
ExamensExamen oral
Pondération : 100%
Examen oral
Pondération : 100%

Pondération en % par rapport au total de l’activité d’apprentissage ou de l’UE si l’évaluation est intégrée.

Description éventuelle

    La cotation de cette activité d'apprentissage se fait sur base d'un examen oral, réalisé en partie avec le logiciel EES. Deux énoncés (un des deux concerne un cycle) par étudiant sont envoyés via la messagerie HENALLUX 24 heures avant la présentation pour chaque étudiant. L'étudiant apporte ses fichiers, les fait calculer, les présente, précise les hypothèses utilisées et les raffinements qu'il pourrait introduire. Il fournit aussi, pour un des deux énoncés, une résolution écrite réalisée sans logiciel, mais avec des tables, des formules, calculette, etc. pour prouver que la résolution du problème ne tient pas à la maîtrise du logiciel. Ces deux exercices comptent chacun pour 35% la note finale. La cotation de la question sur le cycle se fait sur la base suivante:
    - un niveau satisfaisant est atteint si les différentes étapes du cycles sont correctement modélisées et si les travaux, chaleurs et rendements sont calculés correctement;
    - l'étudiant peut se distinguer de trois manières: les hypothèses posées (demandées dans l'énoncé) sont réalistes; la pertinence du ou des diagrammes produits est justifiée correctement; plusieurs améliorations de la simulation basique sont citées et implémentées.
    La cotation de l'autre question se fait sur la base suivante:
    - un niveau satisfaisant est obtenu si chacune des étapes est correctement modélisée;
    - l'étudiant peut se distinguer de trois manières: les hypothèses posées (demandées dans l'énoncé) sont réalistes;les ordres de grandeur obtenus suite aux calculs demandés sont plausibles et cohérents avec les systèmes existants (justification nécessaire); plusieurs améliorations de la simulation basique sont citées et implémentées.
    Les 30% restants viennent de la démonstration de deux des théorèmes numérotés du cours (tirés au sort), à réaliser en moins de 60 minutes sur papier. Afin de s'assurer de la disponibilité de l'étudiant pour préparer son programme, le jour précédent l'examen est un dimanche ou un jour avec un examen se terminant au plus tard à 10h00. En seconde session, l'examen se déroule selon les mêmes modalités qu'en première session.

    Voir également le chapitre "Organisation" des notes de cours et le document récapitulatif des modalités d'évaluation. Toutes ces modalités d'évaluation sont susceptibles d'être modifiées s'ils s'avérait en cours d'année qu'il n'est pas possible de rendre EES disponible pour les étudiants ailleurs que sur le site du département.

Ressources
Supports indispensables pour atteindre les acquis d'apprentissage

    Un syllabus d'approximativement 230 pages est distribué au premier cours.

Sources et référence

    M. Baily., Thermodynamique Technique, Editions Bordas.
    R. Kling, Thermodynamique, Editions Technip.
    P. Fleury & J.P. Mathieu, Physique générale et expérimentale : Chaleur, Thermodynamique Matière, Editions Eyrolles.
    H. Lumbroso , Thermodynamique - Problèmes résolus, Editions Mc Graw Hill.
    R. Suardet, Thermodynamique - Physique de la matière, Editions Lavoisier.
    H. Demange & G. Germain, Comprendre et appliquer la thermodynamique : Théorie & exemples, Editions Masson.
    R. Conte, Eléments de chaleur et de thermodynamique, Editions Dunod.
    H. Houberechts, La thermodynamique technique, Editions Ceuterick.
    Jean-Noël Foussard & Edmond Julien, Thermodynamique Bases et applications, Editions Dunod.
    Jean-Louis Bretonnet, Thermodynamique générale et appliquée, Editions Ellipses.

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