Thermodynamique générale et appliquée

Auteur(s) :

Bretonnet, Jean-Louis Découvrir l'auteur

Résumé

Pour apprendre à appliquer les méthodes thermodynamiques à l'étude de problèmes divers relevant aussi bien de la chimie (conditions d'équilibre) ou de la physique du solide (solutions métalliques solides) que des thèmes plus techniques (fluides moteurs, machines thermiques et transferts de chaleur).

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- 2008
Langues
- Français
Description matérielle
- 512 p. ; 26 x 18 cm
Sujet(s)
- Thermodynamique
ISBN
- 978-2-7298-3868-3
Indice
- 536.2 Thermodynamique et énergétique
Quatrième de couverture
- Ouvrage très complet, rédigé en choisissant le point de vue du physicien, c'est-à-dire en évitant d'une part un formalisme mathématique trop abstrait et d'autre part une description trop détaillée des dispositifs techniques. Le résultat est un livre cohérent et facile à lire.
  L'objectif principal est d'apprendre à appliquer les méthodes thermodynamiques à l'étude de problèmes de physique divers. Il traite ainsi des thèmes qu'on ne trouve pas nécessairement regroupés dans un ouvrage unique. Certains relèvent de la chimie (les conditions d'équilibre), ou de la physique du solide (les solutions métalliques solides). D'autres thèmes sont plus techniques (les fluides moteurs, les machines thermiques et les transferts de chaleur). Un chapitre dédié aux interfaces est en outre important pour l'étude des électrolytes et des suspensions colloïdales.
  Dans un souci de cohérence, les différentes notions sont raccordées les unes aux autres et l'auteur s'attache à montrer les analogies qui existent entre certains concepts pouvant sembler éloignés.
  Le texte est émaillé d'applications numériques concrètes permettant de fixer les idées sur les ordres de grandeurs.
Tables des matières
- - Thermodynamique générale et appliquée
  - Jean-Louis Bretonnet
  - Ellipses
  - 1 Premier principe : l'énergie 5
  - 1.1 Description des systèmes physiques5
  - 1.1.1 Notions fondamentales de mécanique6
  - 1.1.2 Description macroscopique des systèmes physiques8
  - 1.1.3 Mesures pratiques des températures16
  - 1.1.4 Description microscopique des systèmes physiques17
  - 1.2 Etude du gaz parfait22
  - 1.2.1 Définition du gaz parfait22
  - 1.2.2 Equation fondamentale de la théorie cinétique des gaz22
  - 1.2.3 Equation d'état du gaz parfait24
  - 1.2.4 Lois caractéristiques du gaz parfait26
  - 1.2.5 Fonction de distribution des vitesses27
  - 1.3 Premier principe de la thermodynamique31
  - 1.3.1 Loi de conservation de l'énergie31
  - 1.3.2 Expression du travail extérieur33
  - 1.3.3 Expression générale du travail35
  - 1.3.4 Expression de la quantité de chaleur36
  - 1.3.5 Transformations isoparamétriques39
  - 1.3.6 Relations entre les coefficients élastiques et calorimétriques42
  - 1.4 Applications du premier principe44
  - 1.4.1 Application aux processus gazeux44
  - 1.4.2 Application à l'écoulement d'un fluide dans une machine52
  - 2 Deuxième principe : l'entropie 57
  - 2.1 Deuxième principe de la thermodynamique57
  - 2.1.1 Enoncé du deuxième principe57
  - 2.1.2 Théorème de Carnot64
  - 2.1.3 Echelle de température thermodynamique66
  - 2.1.4 Notion macroscopique d'entropie68
  - 2.1.5 Entropie absolue73
  - 2.2 Les diagrammes thermodynamiques76
  - 2.2.1 Transformation polytropique77
  - 2.2.2 Diagramme température-entropie78
  - 2.2.3 Diagrammes entropiques de Stodola et d'Eichelberg81
  - 2.2.4 Diagramme enthalpie-entropie82
  - 2.2.5 Application83
  - 2.3 Conditions générales d'équilibre thermodynamique85
  - 2.3.1 Transformée de Legendre86
  - 2.3.2 Interprétation de l'énergie libre et de l'enthalpie libre88
  - 2.3.3 Enthalpie libre généralisée89
  - 2.3.4 Les fonctions caractéristiques91
  - 2.3.5 Applications de la notion d'énergie utilisable95
  - 2.4 Notions de thermodynamique statistique103
  - 2.4.1 Interprétation microscopique de l'entropie104
  - 2.4.2 La statistique classique de Maxwell-Boltzmann107
  - 2.4.3 Les statistiques quantiques de Bose et de Fermi112
  - 2.4.4 Application au gaz parfait monoatomique119
  - 3 Les conditions d'équilibre 123
  - 3.1 Equilibre des systèmes ouverts constitués d'une phase homogène : solutions123
  - 3.1.1 Grandeurs molaires partielles et potentiel chimique123
  - 3.1.2 Fonctions caractéristiques généralisées126
  - 3.1.3 Relation fonctionnelle du potentiel chimique128
  - 3.2 Comportement général des solutions liquides130
  - 3.2.1 Solutions idéales130
  - 3.2.2 Solutions non idéales132
  - 3.2.3 Solutions diluées134
  - 3.3 Equilibre des réactions chimiques en phase homogène135
  - 3.3.1 Système hors équilibre. Notion d'affinité chimique135
  - 3.3.2 Constante d'équilibre d'une réaction137
  - 3.3.3 Lois du déplacement d'équilibre138
  - 3.3.4 Affinité des réactions d'oxydation139
  - 3.4 Application à la thermochimie141
  - 3.4.1 Loi fondamentale de la thermochimie141
  - 3.4.2 Etat normal de référence143
  - 3.4.3 Calcul pratique de la variation d'enthalpie d'une réaction144
  - 3.4.4 Variation de DeltaH avec la température145
  - 3.4.5 Calcul pratique de la constante d'équilibre K_p147
  - 3.5 Equilibre thermodynamique d'un système hétérogène150
  - 3.5.1 Conditions d'équilibre entre phases150
  - 3.5.2 Règle des phases152
  - 3.6 Changements d'état des corps purs154
  - 3.6.1 Ecarts par rapport aux lois du gaz parfait154
  - 3.6.2 Application de la règle des phases aux corps purs155
  - 3.6.3 Formule de Clapeyron156
  - 3.6.4 Compléments sur les transitions de phase159
  - 3.7 Description des fluides réels159
  - 3.7.1 Etude expérimentale des isothermes d'Andrews159
  - 3.7.2 Equation d'état de Van der Waals163
  - 3.7.3 La loi des états correspondants165
  - 3.7.4 Propriétés énergétiques des gaz réels166
  - 3.7.5 Détente de Joule-Thomson167
  - 3.7.6 Propriétés interfaciales dans les changements d'état169
  - 4 Les phases bi-dimensionnelles 173
  - 4.1 Aspect mécanique des interfaces173
  - 4.1.1 Définition de la tension superficielle173
  - 4.1.2 Pression due à la courbure d'une surface175
  - 4.1.3 Les phénomènes capillaires176
  - 4.2 Aspect thermodynanique des interfaces186
  - 4.2.1 Modèle de la couche interfaciale de Gibbs186
  - 4.2.2 Les fonctions thermodynamiques187
  - 4.2.3 Conditions d'équilibre d'un système contenant une couche superficielle188
  - 4.2.4 Les grandeurs molaires partielles et le potentiel chimique189
  - 4.2.5 Les isothermes d'adsorption de Gibbs et de Langmuir192
  - 4.2.6 Relation entre la tension superficielle et la température194
  - 4.3 Aspect électrique des interfaces195
  - 4.3.1 Phénomènes électriques à l'interface solide-liquide195
  - 4.3.2 Position du problème196
  - 4.3.3 Potentiel électrique dans la couche diffuse198
  - 4.3.4 Distributions ioniques et densité de charge superficielle199
  - 4.3.5 Energie potentielle d'interaction entre colloïdes201
  - 4.3.6 Améliorations du modèle de la couche diffuse203
  - 4.3.7 Les phénomènes électrocinétiques204
  - 4.4 Les solutions d'électrolytes forts207
  - 4.4.1 Le mécanisme de conduction ionique207
  - 4.4.2 Théorie de Debye et Hückel209
  - 4.4.3 Distribution des charges ioniques dans l'électrolyte211
  - 5 Les solutions métalliques solides 215
  - 5.1 Les principes généraux de la métallurgie215
  - 5.2 Les solutions solides de substitution217
  - 5.2.1 Forces interatomiques et énergie de liaison217
  - 5.2.2 Energie interne d'une solution de substitution218
  - 5.2.3 Entropie d'une solution de substitution220
  - 5.2.4 Energie libre d'une solution métallique221
  - 5.2.5 Etat stable d'un alliage223
  - 5.2.6 Variation de la solubilité d'un alliage225
  - 5.3 Transition ordre-désordre dans les solutions de substitutions228
  - 5.3.1 Bases théoriques de la transition ordre-désordre228
  - 5.3.2 Dénombrement des paires d'atomes. Energie interne229
  - 5.3.3 Energie libre de l'alliage231
  - 5.3.4 Variation du paramètre d'ordre avec la température232
  - 5.3.5 Test de validité de la théorie234
  - 5.4 Les solutions solides d'insertion236
  - 5.4.1 Particularités des solutions d'insertion ; la martensite236
  - 5.4.2 L'expérience de Snoek238
  - 5.4.3 Enthalpie du fer-carbone sous contrainte239
  - 5.4.4 Entropie du fer-carbone sous contrainte240
  - 5.4.5 Calcul de l'allongement de l'alliage fer-carbone sous contrainte241
  - 5.5 Comportement thermique et propriétés de transport atomique243
  - 5.5.1 Modèle du solide d'Einstein243
  - 5.5.2 La chaleur spécifique du réseau cristallin245
  - 5.5.3 Les défauts du réseau à l'équilibre thermique247
  - 5.5.4 La diffusion atomique : lois de Fick248
  - 5.6 Propriétés de transport électronique250
  - 5.6.1 Hypothèses du modèle de Drude250
  - 5.6.2 La conductivité électrique : loi d'Ohm251
  - 5.6.3 La conductivité thermique : loi de Fourier254
  - 5.6.4 Le pouvoir thermoélectrique absolu : effet Seebeck255
  - 5.6.5 Test et insuffisances du modèle de Drude257
  - 5.7 Propriétés magnétiques259
  - 5.7.1 Production et détection des champs magnétiques259
  - 5.7.2 Action d'un champ magnétique sur les particules chargées261
  - 5.7.3 Etude qualitative du magnétisme263
  - 5.7.4 Théorie classique du diamagnétisme265
  - 5.7.5 Théorie classique du paramagnétisme268
  - 5.7.6 Théorie du ferromagnétisme273
  - 6 Les fluides moteurs 279
  - 6.1 Etude de la vapeur d'eau279
  - 6.1.1 Introduction279
  - 6.1.2 Suivi de la formation de vapeur sur les diagrammes279
  - 6.1.3 Variables d'état et fonctions d'état de la vapeur d'eau281
  - 6.1.4 Le diagramme de Mollier289
  - 6.2 Caractéristiques de l'air humide293
  - 6.2.1 Généralités293
  - 6.2.2 Humidité absolue et humidité relative294
  - 6.2.3 La teneur massique en eau296
  - 6.2.4 Les propriétés calorifiques de l'air humide297
  - 6.3 Les combustibles298
  - 6.3.1 Composition et propriétés des combustibles298
  - 6.3.2 Caractéristiques techniques des combustibles300
  - 6.3.3 Equations de la combustion302
  - 6.3.4 La pratique de la combustion306
  - 6.4 Etude de l'écoulement permanent des gaz309
  - 6.4.1 Hypothèses préliminaires309
  - 6.4.2 Equation de Barré de Saint-Venant309
  - 6.4.3 Vitesse du son. Ecoulement adiabatique311
  - 6.4.4 Ecoulement gazeux dans une tuyère311
  - 6.4.5 Conséquences de ces relations313
  - 6.4.6 Relation d'Hugoniot. Tuyère de De Laval316
  - 6.4.7 Théorie du choc de compression normal319
  - 7 Les machines thermiques 323
  - 7.1 Généralités : classification, rendement323
  - 7.2 Installations motrices à vapeur325
  - 7.2.1 Description des installations325
  - 7.2.2 Cycle fondamental d'une installation à vapeur328
  - 7.2.3 Possibilités d'amélioration du cycle fondamental331
  - 7.3 Théorie élémentaire des turbines à vapeur336
  - 7.3.1 Généralités336
  - 7.3.2 Ecoulement de la vapeur dans les turbines337
  - 7.3.3 Pertes de chaleur et rendement d'un étage de turbine339
  - 7.3.4 Les turbines à étages341
  - 7.4 Moteurs à combustion interne343
  - 7.4.1 Généralités343
  - 7.4.2 Cycles des moteurs à combustion interne344
  - 7.4.3 Calcul du rendement349
  - 7.5 Installations des turbines à gaz353
  - 7.5.1 Introduction353
  - 7.5.2 Principes de fonctionnement des turbines à gaz354
  - 7.5.3 Etude élémentaire des compresseurs355
  - 7.5.4 Etude des cycles théoriques des turbines à gaz359
  - 7.6 Les moteurs à réaction373
  - 7.6.1 Le mouvement par réaction373
  - 7.6.2 Les moteurs aérothermiques374
  - 7.6.3 Les moteurs-fusées377
  - 7.7 Les centrales nucléaires388
  - 7.7.1 Généralités388
  - 7.7.2 Les noyaux atomiques389
  - 7.7.3 Réaction de fission des noyaux393
  - 7.7.4 Les réacteurs nucléaires398
  - 7.8 Les générateurs magnéto-dynamique400
  - 7.8.1 Principe de fonctionnement400
  - 7.8.2 Les recherches sur la MHD401
  - 7.8.3 Installation MHD à circuit ouvert403
  - 7.8.4 Installation MHD à circuit fermé406
  - 7.9 Les générateurs thermoélectriques408
  - 7.9.1 Les effets thermoélectriques408
  - 7.9.2 Principe de fonctionnement409
  - 7.9.3 Expression du travail utilisable411
  - 7.9.4 Calcul du rendement412
  - 7.10 Les installations frigorifiques414
  - 7.10.1 Généralités : classification, coefficient de performance414
  - 7.10.2 Les installations frigorifiques à air417
  - 7.10.3 Les installations frigorifiques à vapeur419
  - 7.10.4 Les procédés de liquéfaction des gaz426
  - 7.10.5 Les installations frigorifiques thermoélectriques429
  - 8 Les transferts de chaleur 435
  - 8.1 Modes de transmission de la chaleur435
  - 8.2 La conduction thermique437
  - 8.2.1 Loi générale de la conduction437
  - 8.2.2 Equation générale de la conduction438
  - 8.2.3 Problèmes-types de conduction en régime stationnaire440
  - 8.2.4 Conduction dans une barre en régime stationnaire443
  - 8.2.5 Résolution de l'équation de conduction unidimensionnelle446
  - 8.2.6 Conduction en régime transitoire dans un milieu infini448
  - 8.2.7 Conduction en régime transitoire dans un milieu de dimensions finies449
  - 8.2.8 Conduction en régime permanent mais non stationnaire451
  - 8.3 La convection thermique452
  - 8.3.1 Généralités sur la transmission de chaleur dans les fluides452
  - 8.3.2 Analyse de la convection forcée454
  - 8.3.3 Analyse de la convection libre459
  - 8.3.4 Loi de similitude thermique463
  - 8.4 Le rayonnement thermique466
  - 8.4.1 Nature du rayonnement thermique466
  - 8.4.2 Les grandeurs patiques en photométrie : luminance et exitance467
  - 8.4.3 Les grandeurs énergétiques et thermodynamiques470
  - 8.4.4 Rayonnement d'un corps quelconque. Loi de Kirchhoff474
  - 8.4.5 Le rayonnement du corps noir476
  - 8.4.6 Application à la pyrométrie483
  - 8.4.7 Application aux échanges de chaleur entre solides488
  - 8.5 Les échanges de chaleur complexes490
  - 8.5.1 Echanges de chaleur au cours d'un changement d'état491
  - 8.5.2 Surface de chauffe à température uniforme495
  - 8.5.3 Surface de chauffe à température non uniforme497
Origine de la notice:
- Electre