Physique générale : thermodynamique
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)
- 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 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
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
Thermodynamique, J.P. Pérez
Thermodynamique, J.P. Ansermet & S. Bréchet
Introduction à la thermodynamique, J.P. Pérez & P. Laffont
Thermodynamique, P. Infelta & M. Graetzel
Physics for Scientists and Engineers, R.A. Serway & J.W. Jewett
Physique, E. Hecht
Ressources en bibliothèque
- Thermodynamique, P. Infelta & M. Graetzel
- Physique, E. Hecht
- Introduction à la thermodynamique, J.P. Pérez & P. Laffont
- Thermodynamique, J.P. Pérez
- Thermodynamique, J.P. Ansermet & S. Bréchet
- Physics for Scientists and Engineers, R.A. Serway & J.W. Jewett
Liens Moodle
Préparation pour
Physique générale III
Dans les plans d'études
- Semestre: Printemps
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'été)
- Matière examinée: Physique générale : thermodynamique
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: obligatoire