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Faculté de Physique - Département EMF Année 2016-2017 L3 Licence Physique Fonda

Faculté de Physique - Département EMF Année 2016-2017 L3 Licence Physique Fondamentale Travaux Pratiques THERMODYNAMIQUE Dr. Meriem AMOURA-LOUNI Dr. Redouane BOUSSAA Mr. Mahmoud ZIZI Mr. Toufik BENMALEK Mr. Tayeb BENHADDAD SOMMAIRE QUELQUES CONSIGNES Page 01 COMPTE-RENDU TYPE Page 03 RAPPELS Page 05 TP N°1 : Calorimétrie Page 09 TP N°2 : Dilatation linéaire des solides Page 13 TP N°3 : Capacité calorifique des gaz Page 16 TP N°4 : Lois des gaz parfaits Page 19 1 QUELQUES CONSIGNES Les travaux pratiques sont des compléments des enseignements et doivent être considérés comme une initiation à : la méthodologie ; la précision de la mesure, l’analyse et l’esprit critique. Avant la séance, vous devez lire l’énoncé et savoir répondre aux questions : Quel est le système étudié ? Que va-t-on mesurer, avec quels moyens et dans quel but ? Quelle modélisation utilise-t-on et quelles sont les conclusions attendues ? Les parties théoriques du TP doivent être faites avant la séance pour vous permettre de vous consacrer pleinement aux mesures et à leur traitement. Les séances de TP durent 03 heures pendant lesquelles vous êtes susceptibles d’être interrogés sur votre préparation. Chaque étudiant sera interrogé et noté au minimum une fois lors des 03 séances. Vous devez manipuler pour répondre aux questions de l’énoncé. Vous devez rendre { la fin de la séance un compte-rendu qui sera noté. Tout compte-rendu commence par une introduction qui décrit brièvement les buts du TP, les moyens de mesures et les résultats attendus. Il se termine par une conclusion reprenant les principaux résultats obtenus. Il faut éviter de trop s’étaler ou de recopier le texte de TP : perte de temps. Eviter les ‘’copiés-collés’’ issus directement de l’internet. Même si la question ne vous a pas été posé, vous devez donner avec quelle précision sont faites les mesures (incertitude, écart relatif). N’hésitez pas { proposer des améliorations, ayez l’esprit critique. La présentation et l’orthographe comptent pour beaucoup dans la note. Le compte-rendu de TP doit être rédigé en utilisant OBLIGATOIREMENT de grandes double-feuilles. Ne pas utiliser de stylo rouge. Les ordres de grandeur des résultats finaux à obtenir doivent être connus { l’avance : ils doivent être recherchés dans la littérature ou sur internet avant la séance de TP. Les 03 notes de comptes-rendus et la note d’interrogation vous donnent une note qui compte pour 1/3 de la note finale, contre 2/3 pour le 2 test de TP. Attention, toute absence non justifiée (une absence se justifie par un certificat médical qui doit impérativement porter la griffe du médecin traitant, une convocation au service militaire, un certificat de décès…) entraîne un zéro pour le TP non fait. La justification devra être fournie à la séance de TP suivante. Les travaux pratiques de thermodynamique programmés sont au nombre de quatre (04). Ils se dérouleront dans l’ordre suivant : TP1 : Calorimétrie TP2 : Dilatation linéaire des solides TP3 : Capacité calorifique des gaz TP4 : Lois des gaz parfaits Les séances de TP seront effectuées par rotation successive selon l’ordre croissant des 4 TP. Si un binôme commence par faire le TP N°4, le TP suivant à réaliser 15 jours après, sera le TP N°1. Si un binôme commence par faire le TP N°1, le TP suivant à réaliser sera le TP N°2 etc. Le numéro du premier TP de chaque binôme est fixé lors de la séance zéro, pour que chaque binôme étudie et prépare l’ossature (titre du TP, noms et prénoms du binôme, objectif du TP, matériel utilisé et tableaux de mesures) du compte-rendu du TP avant de se présenter au laboratoire. Dilatation Gaz parfait Calorimétrie Cv Gaz TP 3 Sens de rotation TP 4 TP 1 TP 2 3 COMPTE- RENDU TYPE Nom1 Prénoms1 Groupe :……. Nom2 Prénoms2 Nom3 Prénoms3 TITRE DU TP I. Objectifs du TP Dans l’expérience proposée, nous devons : vérifier…., déterminer….. et comparer {……, calculer…… II. Description et analyse du montage expérimental  Le montage expérimental permet de faire subir…, varier (telle évolution) constitué de…..  Vérification des hypothèses d’évolutions : l’évolution est…..car…..  L’expérience consiste en ….dans laquelle on fait varier…..et on mesure… III. Exploitations des mesures-Analyse des résultats A partir des relevés de………, nous avons pu tracer…….. L’allure de la courbe obtenue est de type….. (dont la pente nous permet de calculer….par…. , ou autre) La valeur obtenue semble (correcte, trop forte, trop faible….) car….si nous comparons { la valeur (théorique, des tables…) ; nous observons que… 4 Les écarts constatés peuvent provenir de… (tel phénomène, cause…). En effet … (calcul d’erreur ou autre permettant d’argumenter votre proposition d’explication). IV. Conclusions  Sur les résultats obtenus  Sur la manipulation  De façon générale 5 RAPPELS I. INCERTITUDES ET REPRÉSENTATION DES RÉSULTATS Tout nombre a , résultant de la mesure d'une grandeur physique, n'est qu'une valeur approchée de la valeur exacte e a de cette grandeur. L'écart entre la valeur approchée et la valeur "exacte" est appelé erreur absolue ou incertitude de la mesure. On distingue l'incertitude a , qui s'exprime avec la même unité que la grandeur mesurée, et l'erreur relative, quotient de la précédente par la valeur approchée a de la grandeur. L'erreur relative est sans unité et s'exprime généralement en %. Elle permet de comparer la précision de mesures portant sur des ordres de grandeurs différents ou, la précision de mesures exprimées en unités différentes ou encore, la précision de mesures effectuées par plusieurs expériences. Un résultat s'écrit sous la forme : a a   Cela signifie que la vraie valeur e a est telle que : a a a a a e       Erreur relative: a a  Les erreurs peuvent être classées principalement en deux groupes: directes et indirectes 1. Erreurs directes Ce sont celles résultant directement de la prise des mesures: Exemples:  Erreur de parallaxe liée à l'angle de vue de la lecture  Erreur de zéro  Erreurs dues au calibre (ampèremètre, voltmètre, …)  100 calibre classe V ou I     ; classe: qualité nominale prévue par le constructeur.   Pas de mesures dans le premier tiers du calibre! Remarque: Souvent l'incertitude est à estimer par l'expérimentateur lui-même car elle peut être supérieure à celles citées ci-dessus. En effet, il faut toujours surestimer une incertitude que la sous-estimer 2. Erreurs indirectes Elles concernent les grandeurs déduites soit graphiquement, soit à partir de relations analytiques (R=V/I par ex.) dépendant de valeurs directes. Les erreurs sur ces grandeurs sont alors déduites soit graphiquement soit à partir des valeurs directes, de leurs incertitudes ainsi que de la relation qui existent entre elles. Autrement dit, si une grandeur recherchée y se calcule à l'aide d'une relation dans laquelle interviennent une ou plusieurs grandeurs mesurées séparément, et donc entachées d'incertitudes, la recherche de l'incertitude sur y est un problème mathématique qui se résout en calculant la variation y  résultant de petites 6 variations sur la ou les grandeurs mesurées. Les incertitudes sont en général suffisamment petites pour qu'il soit possible d'appliquer le calcul différentiel au calcul des incertitudes. L'incertitude relative sur y se calcule, soit à partir de l'incertitude absolue en divisant par y, soit en cherchant la différentielle du logarithme naturel de y car: y dy y d  ) (ln Le tableau suivant indique les incertitudes et les erreurs relatives des fonctions les plus courantes. FONCTION y INCERTITUDE y  ERREUR RELATIVE y y  Somme: z x  z x    z x z x     Soustraction: z x z x    z x z x     Produit: z x z x x z    z z x x    Quotient: z x 2 z z x x z    z z x x    ax, a constante x a  x x  n x x x n n  1 x x n  x sin x x  cos tgx x  x cos x x  sin x tgx  x e x ex  x  x ln x x  x x x ln  3. Ecriture d'un résultat, chiffres significatifs Toute grandeur physique ne se détermine qu'avec une incertitude. Elle doit donc être représentée qu'avec une précision limitée à cette incertitude. Seul le dernier (ou les deux derniers) chiffre à droite de la valeur mesurée est entaché d'erreur. Ainsi, si une mesure de longueur est donnée au centième de millimètre près (palmer): 01 , 0 86 , 2   a mm ou 3 10 ) 01 , 0 86 , 2 (     a m  Il est insuffisant d'indiquer la mesure avec un nombre trop restreint de chiffres significatifs: 01 , 0 8 , 2   a mm car la précision obtenue nécessite l'indication du chiffre des centièmes de millimètre. Si la mesure est de 2,80 mm, on écrit alors: 01 , 0 80 , 2   a mm uploads/Management/ tp-thermodynamique-l3-fondamentale-2016-2017-pdf.pdf