Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Faculté des Sciences Technologiques L2 Génie Civil & Génie électrique Descripti

Faculté des Sciences Technologiques L2 Génie Civil & Génie électrique Description du cours THERMODYNAMIQUE 5 crédits (75 heures – Théories : 40 h / TP : 30 h) Semestre 4 Enseignant : MUSHOMBE MUMA Assistant : Daniel MBURASEK Année Académique : 2021 – 2022 DESCRIPTION DU COURS THERMODYNAMIQUE – L2 SCIENCES TECHNOLOGIQUES 2 OBJECTIF GÉNÉRAL : Présenter un traitement plus ou moins complet et rigoureux de la thermodynamique classique tout en conservant une perspective d'ingénierie, et ce faisant jeter les bases d'études dans des domaines tels que la mécanique des fluides, le transfert de chaleur, ainsi que préparer l'étudiant à utiliser efficacement la thermodynamique dans la pratique de l'ingénierie. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES (OPÉRATIONNELS) :  Définir les principaux concepts de la thermodynamique incluant les états de la matière et leurs caractéristiques, système, frontière et environnement, paramètres d’états, équilibre thermodynamique ou principe « 0 », transformations thermodynamiques, variables extensives d’état, variables intensives d’état, fonctions d’état, équations d’état;  Identifier les unités du SI de volume, pression, température, … ;  Expliquer les concepts clés reliés à l’énergie et la première loi de thermodynamique incluant l’énergie interne, le travail, le transfert de chaleur et les modes de transfert de chaleur;  Analyser les systèmes fermés incluant les équilibres d’énergie ;  Faire des analyses d’énergie des systèmes subissant des cycles thermodynamiques (évaluer le rendement d’alimentation des cycles et des coefficients de performance des cycles de réfrigération et de pompe de chaleur ;  Appliquer la masse et l’énergie aux volumes de contrôle ;  Expliquer les concepts clés reliés à la seconde loi de la thermodynamique incluant les processus réversibles, et l’échelle de température Kelvin ;  Décrire le cycle de Carnot ;  Expliquer les concepts clés reliés à l’entropie et la seconde loi de thermodynamique incluant le transfert d’entropie, la production d’entropie et l’augmentation d’entropie ;  Évaluer l’entropie et la variation d’entropie entre deux états et analyser des processus isentropiques ;  À partir du cycle de Rankine, analyser les diagrammes T–s, appliquer l’équilibre de masse, d’énergie et d’entropie des processus de base, déterminer la performance du cycle d’alimentation, du rendement thermique, la puissance nette de sortie et le taux d’écoulement de masse ;  Relier la pression, le volume, la température, et calculer la variation de l’énergie interne, de l’enthalpie et l’entropie pour des mélanges des gaz idéaux ;  … DESCRIPTION DU COURS THERMODYNAMIQUE – L2 SCIENCES TECHNOLOGIQUES 3 SAVOIR-ÊTRE : 1. Maîtrise des différents concepts fondamentaux de thermodynamique afin de pouvoir résoudre des problèmes à partir des paramètres ou diagramme d’un système. 2. Renforcement de la capacité d’analyse et de résolution des problèmes de façon systématique; 3. Développer des habiletés à raisonner avec rigueur; 4. Apprendre à travailler de façon autonome ou en équipe; 5. Savoir appliquer la démarche scientifique et communiquer de façon claire, précise et concise. CONTENU : Concepts fondamentaux et définitions : matière, échelle d’étude macroscopique – système & paramètres d’état, variables extensives d’état, variables intensives d’état, fonction d’état et fonction de transfert, équations d’état, exercices; Énergie interne, travail et chaleur : définition et modes de transfert de chaleur, première loi de la thermodynamique, processus isochore, processus isobare, processus adiabatique, processus isothermes, évaporation des liquides, exercices; Entropie et irréversibilité des processus thermodynamiques : seconde loi de la thermodynamique, conditions d’équilibre thermodynamique, entropie – fonction des paramètres d’état, variation d’entropie dans des processus réversibles, exercices; Thermodynamique des tuyères : buse et diffuseur, conservation de masse et volume de contrôle, équation d’énergie d’un volume de contrôle, processus en régime permanent, exemples de processus en régime permanent, exercices. Machines thermiques : notions préliminaires (définitions & différents types de machines dithermes), diagrammes thermodynamiques, machines dithermes motrices (généralités, cycle de Carnot, amélioration de la machine de Carnot), machines dithermes réceptrices, exercices. Potentiels thermodynamiques : énergie interne et entropie, énergie libre de Helmholtz, enthalpie, énergie libre de Gibbs, carré thermodynamique, potentiel thermodynamique de Grand, fonction de Massieu, exercices. MÉTHODES D’ENSEIGNEMENT : Cours magistraux (40 heures): Le cours sera donné en partie sous forme magistrale: exposés des notions théoriques et illustration par des exemples. Lors de ces présentations théoriques, le professeur donnera des modèles de solutions afin d’aider l’étudiant à développer des habiletés d’analyse et de synthèse. L’autre partie du cours prendra la forme d’activités dirigées : exercices à faire en classe, discussions des solutions et évaluations formatives. Résolution des problèmes : La résolution de problèmes est une des méthodes pédagogiques la plus utilisée en sciences, et c'est celle privilégiée dans ce cours. Les séances de résolution de problèmes (travaux dirigés : 35 heures) consisteront principalement en des exemples faits par les étudiants avec l'assistance du professeur. DESCRIPTION DU COURS THERMODYNAMIQUE – L2 SCIENCES TECHNOLOGIQUES 4 Les problèmes essaient de reproduire le contexte d'application où l'étudiant(e) doit identifier le contexte, choisir les valeurs appropriées des paramètres pour proposer une solution ou une gamme de solution. Il peut y avoir plusieurs solutions acceptables. Le but recherché n'est pas de trouver seulement une réponse numérique exacte mais de développer une approche autonome d'analyse et de solution. ÉVALUATION : Elle sera constituée de : (a) présence et participation au cours; (b) mini-quiz (à chaque semaine), (c) travaux dirigés, (d) trois interrogations et (e) un examen final. Ces différents éléments d’évaluation compteront respectivement sur 5 % (Présence et Participation), 8 % (mini-quiz), 10 % (TD), 27 % (Interrogations) et 50 % (Examen final). La durée approximative d’une interrogation est 2 heures et celle de l’Examen final 2.5 heures. BIBLIOGRAPHIE Demtröder Wolfgang (2017) Mechanics and Thermodynamics. Springer International Publishing, Switzerland, 459 p. Duroudier, Jean-Paul (2016) Thermodynamics. ISTE Press Ltd, London, UK, 271 p. Foussard Jean-Noël & Edmond Julien (2005) Thermodynamique : Bases et applications. Dunod, Paris, 238 p. Holyst Robert & Poniewierski Andrzej (2012) Thermodynamics for Chemists, Physicists and Engineers. Springer, London, 345 p. Kondepudi, Dilip & Ilya, Prigogine (2015) Modern Thermodynamics : From Heat Engines to Dissipative Structures. Second Edition. John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, West Sussex, UK, 525 p. uploads/Industriel/ description-du-cours-hermodynamique.pdf