Thermodynamique

Table des matières

I. Concepts fondamentaux et premiers principes

1. Concepts de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Système et milieu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. État . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Grandeurs et unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Travail mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Autres formes du travail thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Réversibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Processus adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Réversibilité mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Processus isotherme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Première loi de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Enthalpie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Capacité calorifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

II. La seconde loi de la thermodynamique

1. Énoncés axiomatiques de la première et de la seconde loi. Entropie

2. Machine thermique et pompes à chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Entropie d’un gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Cycle de Carnot pour un gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Entropie et équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

III. Formulations mathématiques en thermodynamique

1. Différentielles exactes et fonctions d’état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Relations de transformation pour les systèmes divariants . . . . . . . .

3. Transformations de Legendre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Fonctions caractéristiques des systèmes PVT
    de composition variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Capacités calorifiques des systèmes PVT de composition constante

6. Réalisation de l’équilibre dans les systèmes hétérogènes fermes

a. Formes particulières de la relation générale . . . . . . . . . . . . . . . .

 

IV. Propriétés des substances pures

1. Comportement PVT d’une substance pure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Changements de phase de corps purs. Formule de Clapeyron . . . . .

3. Pressions de vapeur et chaleurs latentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Propriétés thermodynamiques des systèmes biphasés . . . . . . . . . . .

5. Dilatation isobare et compressibilité isotherme
    des solides et des liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Capacités calorifiques des solides et des liquides . . . . . . . . . . . . . .

7. Capacités calorifiques des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Évaluation des propriétés thermodynamiques des systèmes PVT

a. Enthalpie, entropie et volume résiduels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Diagrammes et tables thermodynamiques pour les systèmes PVT

 

Questions de révision (chapitres I - IV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

V. Système PVT : équations d’état, états correspondants

1. Le facteur de compressibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Équations d’état sous forme du viriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Formes réduites des équations du viriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Équations d’état empiriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Corrélations entre états correspondants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Facteur acentrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Corrélation de Pitzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

VI. Thermodynamique des écoulements

1. Équations de l’énergie pour un système clos . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Équations de l’énergie pour des écoulements en régime stationnaire

3. Équations générales de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Application de la seconde loi aux processus d’écoulement . . . . . . .

a. Écoulements réversibles adiabatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Processus d’étranglement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Valeurs limites imposées par la seconde loi . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Le bilan de l’énergie mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

VII. Thermodynamique chimique

1. Propriétés molaires partielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Fugacité. Coefficient de fugacité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. L’égalité des fugacités, critère de l’équilibre entre les phases . . . .

4. Solutions idéales. États standards. Variations des propriétés
    associées au mélange. Activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Solutions idéales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. États standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Variations des propriétés associées au mélange . . . . . . . . . . . . .

d. Activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Propriétés d’excès. Coefficient d’activité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Diagrammes de phase pour les systèmes binaires . . . . . . . . . . . . . .

a. Systèmes vapeur-liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Systèmes liquide-liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Systèmes liquide-solide et solide-solide . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Calculs sur l’équilibre vapeur-liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Équations EVL loi de Raoult . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Déviations de la loi de Raoult . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Coefficients-K d’équilibre et calculs " flash " . . . . . . . . . . . . . . .

8. Stœchiométrie des réactions chimiques.
    Variations des propriétés associées aux réactions . . . . . . . . . . . . . .

a. Coefficients stœchiométriques ; coordonnées de réaction . . . . . .

b. Changements dans les propriétés associés aux réactions . . . . . . . . .

9. Calculs sur l’équilibre des réactions chimiques . . . . . . . . . . . . . . .

a. Critère de l’équilibre chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Réactions entre gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Réactions entre gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Équilibres entre réactions multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

VIII. Analyse thermodynamique des processus

1. Le travail d’un processus entièrement réversible . . . . . . . . . . . . . . .

2. L’énergie qui devient inutilisable sous forme de travail . . . . . . . . .

 

Questions de révision (chapitres V à VIII) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Appendices Facteurs de conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Préfixes pour les multiples et sous multiples des unités . . . . . . . . . . . .

Valeurs de la constante universelle des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Constantes critiques et facteurs acentriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

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