Avant-propos
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I.
GÉNÉRALITÉS ET PRINCIPES FONDAMENTAUX
1.
Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
2.
Principe Zéro de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Premier Principe de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.
Fonctions d'état et grandeurs de parcours . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5.
Deuxième Principe de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Troisième Principe de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.
Température thermodynamique (ou absolue)
et température empirique . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
8.
Équation fondamentale de Gibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Équations dérivées de l'équation de Gibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.
Fonctions d'état partielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
11.
Relation de Gibbs - Duhem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II.
SYSTÈMES FERMES MONOPHASÉS
1.
Équations fondamentales d'un système fermé . . . . . . . . . . . . . . .
. .
2.
Équation d'état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
3.
Transformations et diagrammes thermodynamiques . . . . . . . . . . . .
4.
Facteurs thermiques et calorifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
5.
Chaleurs spécifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
6.
Relations mathématiques entre les fonctions d'état,
les différents facteurs et les chaleurs spécifiques .
. . . . . . . . . . . . .
7.
Évolution des systèmes fermés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
8.
Équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
III.
PROPRIÉTÉS THERMODYNAMIQUES DE LA MATIÈRE
1.
Description des différents états de la matière . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Gaz parfaits. Théorie cinétique des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Gaz semi-parfaits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
4.
Propriétés générales des gaz parfaits et semi-parfaits . . . . . . . . .
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5.
Fluides de Van der Waals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
6.
Fluides de Clausius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
7.
Fluides de Redlich - Kwong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.
Fluides de Beattie - Bridgeman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Fluides de Benedict - Webb - Rubin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.
Fluides de Lan - Borel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
11.
Corps réels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
12.
Équation de Clausius - Clapeyron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.
Chaleur spécifique des solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.
Relations approchées pour les solides et les liquides . . . . . . . . .
IV.
TRANSFORMATIONS
ET DIAGRAMMES THERMODYNAMIQUES
1.
Transformations thermodynamiques typiques . . . . . . . . . . . . . . . .
.
2.
Transformation adiabate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
3.
Diagrammes thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.
Transformation paraïsotherme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
V.
EXEMPLES SIMPLES D'APPLICATION DES PREMIER
ET DEUXIÈME PRINCIPES
1.
Transformation d'énergie mécanique en énergie interne
(expérience de Joule) . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Détente sans transfert-travail (expérience de Gay-Lussac - Joule)
3.
Détente avec transfert-travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
4.
Transformations d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
5.
Évolution d'un système hétérogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Transfert-chaleur entre deux corps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
VI.
BILANS DES GRANDEURS EXTENSIVES
1.
Bilans spatial, local, substantiel et particulaire
d'une grandeur
extensive scalaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Bilans spatial, local, substantiel et particulaire
d'une grandeur
extensive vectorielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Bilan de masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
4.
Bilan d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
5.
Bilan d'entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
6.
Bilan de quantité de mouvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
7.
Bilan de moment cinétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
VII.
SYSTÈMES OUVERTS, EN RÉGIME PERMANENT
1.
Équations fondamentales d'un système ouvert,
en régime permanent . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Fonctions d'état statiques et totales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
3.
Propagation plane d'une perturbation de faible amplitude . . . . . . .
4.
Écoulement dans un canal de section constante . . . . . . . . . . . . . .
.
5.
Écoulement dans une tuyère simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Écoulement dans une tuyère de Laval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
7.
Écoulement dans un canal avec étranglement . . . . . . . . . . . . . . .
. .
8.
Écoulement dans un canal chauffé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
9.
Écoulement dans un canal refroidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
10.
Écoulement dans une turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
11.
Écoulement dans un compresseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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VIII.
MÉLANGES DE GAZ PARFAITS OU SEMI-PARFAITS
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
2.
Loi de Dalton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
3.
Loi d'Amagat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
4.
Mélange avec conditions initiales différentes . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Mélange en régime permanent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.
MÉLANGES D'UN GAZ
ET D'UNE SUBSTANCE CONDENSABLE
1.
Propriétés générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
2.
Diagramme h-w de Mollier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Mélange de deux mélanges, en régime permanent . . . . . . . . . . . . .
4.
Chauffage ou réfrigération d'un mélange quelconque . . . . . . . . . .
.
5.
Introduction de liquide dans un mélange sec . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Applications de la notion de température limite . . . . . . . . . . . . . .
.
7.
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
8.
Solide et mélange sec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
9.
Exemple d'application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
X.
ÉNERGÉTIQUE THERMODYNAMIQUE
1.
Approche énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
2.
Approche exergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
3.
Chauffage par énergie mécanique ou électrique . . . . . . . . . . . . . .
.
4.
Chauffage ou refroidissement par énergie-chaleur . . . . . . . . . . . .
.
5.
Chauffage ou refroidissement par énergie-transformation . . . . . . .
6.
Turbomachines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
7.
Économie énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
8.
Commentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
XI.
COMBUSTION
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
2.
Équations chimiques de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Pouvoirs énergétiques d'un combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
4.
Pouvoirs exergétiques d'un combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
5.
Combustion complète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
6.
Combustion incomplète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
7.
Température de combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
8.
Propriétés thermodynamiques des gaz de combustion . . . . . . . . . .
9.
Déroulement d'une combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
XII.
EXEMPLES D'APPLICATION DES CHAPITRES X ET XI
1.
Chambre de combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
2.
Chaudière à vapeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
3.
Moteur à combustion interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XIII.
CYCLES THERMODYNAMIQUES
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
2.
Propriétés générales des cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
3.
Cycles monothermes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
4.
Cycles bithermes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
5.
Cycles bithermes moteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Cycles bithermes générateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
7.
Synthèse des cycles bithermes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XIV.
EXEMPLES D'APPLICATION DES CHAPITRES X À XIII
1.
Installations motrices à vapeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
2.
Installations motrices à gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
3.
Installations génératrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
XV.
THERMODYNAMIQUE LINÉAIRE
DES PHÉNOMÈNES IRRÉVERSIBLES
1.
Approche phénoménologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Principe de réciprocité d'Onsager et Casimir . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Théorème de Prigogine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
4.
Effets thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
5.
Effets thermoélectriques particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
6.
Applications des effets thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
BIBLIOGRAPHIE
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Annexe
(fascicule accolé)
NOTATIONS,
TERMINOLOGIE ET UNITÉS . . . . . . . . . . . . . . . . .
INDEX
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