Section: Informatique et systèmes - Finalité automatique
Codification: PROTF
Proc. thermiques et fluidiques
Enseignant(s) :
Jean-Christian BERTHOLET

Volume horaire : 40
Pondération : 72
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

  • Activités d'apprentissage complémentaires

Acquis d'apprentissage spécifiques sanctionnés par l'évaluation

L'étudiant sera capable au terme de l'activité de 40h de :

-expliquer ce qu'est une pression, d'en déduire les concepts de pression hydrostatique et de poussée d'Archimède;
-de décrire des différents écoulements de fluides, d'expliquer les différences entre fluides parfaits et réels à l'aide des concepts de viscosité, de rhéologie. Il sera capable aussi de donner quelques applications;
-expliquer la notion de pression au niveau macroscopique à l'aide de paramètres microscopiques comme les caractéristiques des molécules d'un gaz. Il sera aussi capable d'exprimer les quantités de matière en moles. Il sera capable d'expliquer les relations qui existent entre pression, volume et température d'un gaz dans les cas des gaz parfaits et réels;
-expliquer les nuances entre les concepts de température et de chaleur et de calculer les quantités de chaleur transférées lors de processus d'échauffements, de fusion, d'ébullition. Il sera capable aussi de décrire qualitativement et quantitativement les processus de transports de chaleur;
-quantifier la dilatation de la matière lorsque celle-ci est soumise à un échauffement dans le cas des solides, liquides et gaz;
-décrire la relation entre transfert de chaleur, travail et énergie totale d'un système fermé. Il sera aussi capable d'expliquer la notion de transformation thermodynamique;
-d'expliquer à l'aide d'exemples l'évolution naturelle des systèmes et d'aborder da notion d'entropie;
-de décrire le fonctionnement de quelques machines thermiques à l'aide des concepts vus plus haut : machine frigo, moteur à essence, moteur diesel.

Dans chaque partie, l'étudiant sera capable :

-d'identifier les grandeurs physiques impliquées et aussi d'en donner des ordres de grandeurs;
-d'appliquer les concepts à des cas pratiques en relation avec les objectifs de la formation

Chaque partie est d'abord vue sous un aspect théorique avec des illustrations puis une séance de travaux dirigés est organisée.

Contenu

Méthodes d'enseignement-apprentissage mises en oeuvre

Modalités d'évaluation de l'activité d'apprentissagee
Septembre - Janvier
InterrosTest avec partie théorique en QCM et exercices 1er test vers début novembre et second vers début décembre
Pondération : 40%
ExamensExamen oral avec préparation écrite
Pondération : 60%

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

Ressources
Supports indispensables pour atteindre les acquis d'apprentissage

    Un document est disponible reprenant un résumé des thèmes abordés de l'ensemble de la matière. Il contient aussi une longue liste d'exercices avec solutions. Un autre document complet est proposé aux étudiants comprenant l'intégralité du cours théorique. L'un et l'autre s'articule de la manière suivante :

    1 Hydrostatique : Fluide parfait et fluide réel. Notion de pression. Principes de la statique des fluides (Pascal, Archimède, applications). Tension superficielle et capillarité.
    2 Hydrodynamique : Ecoulement des fluides. Formule de Torricelli. Equation de continuité. Equation de Bernoulli ; signification physique. Equation de l'énergie généralisée. Applications.
    3 Etude de fluides réels. Compressibilité d’un fluide. Coeffecient de viscosité. Mesure du coefficient de viscosité. Loi de Poiseuille. Etudes des écoulements : laminaire, turbulent. Ecoulements particuliers. Vitesse supersonique. Applications
    4 Théorie cinétique des gaz : Solides et liquides. Atomes et molécules. La mole. Volume molaire. Pression des gaz. Libre parcours moyen. Energie cinétique moyenne.
    5 Loi des gaz parfaits : Gaz parfaits. Dilatation des gaz. Loi de Boyle-Mariotte. Loi de Gay-Lussac. Loi de Charles. Equations des gaz réels de Van der Waals. Loi des pressions partielles de Dalton.
    6 Chaleur, calorimétrie et transformations de phase : Notions de température, échelles de température, mesure de la température. Dilatation des solides : linéique, surfacique et volumique. Chaleur spécifique. Calorimètre. Changement d’état.
    7 Premier principe de la thermodynamique : système qui subit un cycle, changement d’état d’un système. L’énergie interne. L’enthalpie. Chaleur massique à pression et à volume constant.
    Second principe de la thermodynamique : L’évolution réversible. L’entropie. Variation d’entropie au cours des évolutions réversibles. Principe de l’augmentation d’entropie. Cycle de Carnot.
    7 Transformation de l’énergie thermique : Principe de l’équivalence. Machines thermiques : Machine à vapeur, moteur à explosion, moteur Diesel, turbines à vapeur et à gaz.

Sources et référence

    Il est proposé à l'étudiant ces références non obligatoires qu'il peut consulter pour approfondir certains points.
    ALONSO FINN, Physique générale, tomes 1 et 2, Interéditions
    Le cours de physique de FEYNMANN, Mécanique 1 et 2, DUNOD

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