Thermodynamique et énergétique I
Résumé
Introduction aux principes de la thermodynamique, propriétés thermodynamiques de la matière et à leur calcul. Les étudiants maîtriseront les concepts de conservation (chaleur, masse, quantité de mouvement) et appliqueront ces concepts au cycles thermodynamiques et systèmes de conversion d'énergie.
Contenu
Généralités et principes fondamentaux: Systèmes thermodynamiques; Principe zéro; Énergie et premier principe; Entropie et deuxième principe; Troisième principe; Équation de Gibbs.
Systèmes fermés et relations de base: Équation fondamentale d'un système homogène fermé; facteurs thermiques et calorifiques; chaleurs spécifiques, relations mathématiques entre fonctions d'état et divers facteurs
Systèmes ouverts en régime permanent: Éléments de dynamique des gaz, courbes de Fanno, tuyères, rendements de compresseur et turbine, etc.)
Propriétés thermodynamiques de la matière : États et changements d'état; Gaz parfaits et semi-parfaits; Équations d'état (Van der Waals, Lee-Kesler, etc.), relations approchées (solides et gaz)
Transformations et diagrammes thermodynamiques:
Mélanges de gaz parfaits ou semi-parfaits: États partiels, lois de Dalton et d'Amagat, etc.
Introduction aux mélanges de gaz et d'une substance condensable:
Éléments de combustion: Pouvoirs énergétiques et bilans énergétiques simples.
Introduction aux cycles réversibles et à quelques cycles réels simples: Généralités; Propriétés générales des cycles; Cycles bithermes moteurs ou de pompe à chaleur. Notion d'exergie chaleur.
Mots-clés
Thermodynamique, énergie, matière, cycles
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2
- Calculer les principales transformations thermodynamiques des fluides compressibles et incompressibles, E4
- Intégrer les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantité de mouvement, E1
- Intégrer les principales technologies de conversion de l'énergie, leurs principes et leurs limites, E7
- Différencier les principaux cycles thermodynamiques, E5
- Intégrer les notions de rendements thermodynamiques, E6
Compétences transversales
- Etre conscient et respecter des directives légales pertinentes et du code éthique de la profession.
- Accéder aux sources d'informations appropriées et les évaluer.
- Etre responsable des impacts environnementaux de ses actions et décisions.
- Etre responsable de sa propre santé et sécurité au travail ainsi que de celles des autres.
Méthode d'enseignement
Ex cathedra
Méthode d'évaluation
Examen écrit en fin de semestre
Ressources
Bibliographie
Borel, Favrat Thermodynamique et énergétique I, PPUR
Borel, Favrat et al. Thermodynamique et énergétique II, PPUR
Moran, Shapiro et al., Fundamentals of Engineering Thermodynamcis, John Wiley & Sons, 2011
Ressources en bibliothèque
Dans les plans d'études
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Thermodynamique et énergétique I
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines