General physics : thermodynamics
Résumé
Le but du cours de Physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de prévoir quantitativement les conséquences de ces phénomènes avec des outils théoriques appropriés.
Contenu
Les sujets suivants seront abordés, dans un ordre qui sera choisi par chaque enseignant :
- système thermodynamique, variable d'état, fonction d'état, perspective historique …
- premier principe
- deuxième principe
- cycles thermodynamiques
- équation de la diffusion, transferts de chaleur, loi de Fourier, diffusion (à une dimension), convection, transport par radiation
- gaz parfait, théorie cinétique des gaz
- statistique : formule de Boltzmann
- fonction de distribution de Maxwell-Boltzmann, principe d'équipartition, calcul de chaleurs spécifiques
- gaz de van der Waals et transitions de phase
Compléments (selon sections)
Le cours peut traiter également les sujets suivants :
- compléments de mécanique (s'ils ne sont pas traités au premier semestre ou en physique générale 2ème année), tels que la relativité restreinte (cinematique et dynamique) ou la mécanique lagrangienne
- potentiels (fonctions) thermodynamiques
- potentiel chimique et réactions chimiques
- thermodynamique des processus hors équilibre (Onsager, Eckart, Prigogine, ...), modélisation des phénomènes de transport
Mots-clés
Physique générale, thermodynamique, équation d'état, cycle thermodynamique, machine thermique, énergie, entropie, transport de la chaleur
Compétences requises
Cours prérequis indicatifs
Programme d'enseignement en physique générale I ou connaissances équivalentes
Maturité suisse ou titre jugé équivalent (www.vsmp.ch/crm/cat.htm)
"Savoir faire en maths - bien commencer ses études scientifiques" Y. Biollay, A. Chaabouni, J. Stubbe, PPUR, 2010
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Elaborer un modèle physique d'un système thermodynamique
- Démontrer un savoir-faire par la résolution de problèmes
- Formuler des hypothèses simplificatrices pour décrire une expérience
- Identifier et utiliser les modèles théoriques qui décrivent la Nature
- Estimer les ordres de grandeur
- Relier les notions de cours et les observations du monde quotidien
Compétences transversales
- Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.
Méthode d'enseignement
Cours, exercices en salle et travail personnel
Méthode d'évaluation
Examen écrit
Ressources
Bibliographie
Giancoli "Physics for scientists and engineers" with modern physics 4th Ed. ISBN 978-0-13-157849-4
Biman Das, Mathematics for physics with calculus, Pearson Prentice Hall 2005 ISBN 0-13-19336-6
Des compléments de notes de cours seront publiés sur le Web (voir sous Programme et notes) lorsque le cours ne traitera plus du livre de Giancoli.
Pour la lecture complémentaire (avancée), nous recommandons le volume 1 de la série The Feynman lectures on physics de Richard Feynman, Robert B.Leighton and Matthew L. Sands, publié par Addison Wesley.
Ressources en bibliothèque
- Mathematics for physics with calculus / Das
- Physics for scientists and engineers / giancoli
- The Feynman lectures on physics / Feynman
Sites web
Liens Moodle
Préparation pour
Physique générale III
In the programs
- Semester: Spring
- Exam form: Written (summer session)
- Subject examined: General physics : thermodynamics
- Lecture: 3 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 3 Hour(s) per week x 14 weeks