Quelle machine thermique Héron d’Alexandrie a-t-il construit au 1er siècle ?
L’éolipyle, première machine thermique connue.
Quelle équivalence mécanique de la chaleur James Joule a-t-il établi ?
.
Quelle loi fondamentale James Joule a-t-il montré concernant l’énergie ?
L’énergie se conserve en se transformant entre ses formes.
En quelle année Sadi Carnot a-t-il publié ses résultats sur les machines thermiques ?
En 1824.
Quel principe Sadi Carnot a-t-il posé en 1824 ?
Les bases du second principe de la thermodynamique.
Quelle affirmation Julius Robert Mayer a-t-il formulée en 1842 ?
L’énergie mécanique et la chaleur sont deux formes d’une même grandeur conservée et transformée.
Quelle notion Clausius a-t-il introduite en 1865 ?
L’entropie liée à l’évolution réversible ou irréversible d’un système.
Quel auteur a introduit l’entropie en 1865 ?
Clausius.
Qu'est-ce que la thermodynamique ?
La science des systèmes en interaction avec le reste du monde.
Qu'est-ce que la thermodynamique classique décrit ?
Les phénomènes observables à partir de grandeurs macroscopiques et lois empiriques.
Qu'est-ce qui n'est pas pris en compte par la thermodynamique classique ?
La structure microscopique de la matière.
Quelles sont les principales grandeurs macroscopiques en thermodynamique classique ?
La température, la pression, le volume, l’énergie et l’entropie.
Que représente le nombre de degrés de liberté d’un système mécanique ?
Le nombre minimum de coordonnées indépendantes pour décrire sa configuration.
Quelle est la nature des observables thermodynamiques ?
Elles sont de nature statistique.
Quand les fluctuations thermodynamiques deviennent-elles négligeables ?
Lorsque le nombre de constituants est immense.
Qu'est-ce qu'une grandeur émergente ?
Une grandeur sans sens à l’échelle moléculaire mais qui apparaît macroscopiquement.
Qu'est-ce qu'un système thermodynamique ?
Un système délimité par une enveloppe séparant intérieur et extérieur.
Qu'est-ce que l'énergie interne U dans un système ?
L'énergie contenue dans le système échangeant chaleur et travail.
Quelle est la formule du premier principe de la thermodynamique ?
relie variation d'énergie interne, chaleur et travail.
Que ne peut pas interdire le premier principe de la thermodynamique ?
Qu'un corps froid cède spontanément de la chaleur à un corps chaud.
Quand un échange est-il appelé travail ?
Lorsqu'il implique un déplacement imposé de la frontière du système.
Quand un échange est-il appelé chaleur ?
Lorsqu'il se produit sans déplacement imposé de la frontière du système.
Qu'impose un échange de travail dans un système thermodynamique ?
Un déplacement imposé des frontières du système.
Qu'impose un échange de chaleur dans un système thermodynamique ?
Un échange sans déplacement imposé des frontières.
Que se passe-t-il lors d'un échange de travail sur les niveaux d'énergie ?
Les niveaux d'énergie se déplacent.
Que change lors d'un échange de chaleur dans la répartition des particules ?
La répartition des particules change.
Comment varie une variable extensive avec la taille du système ?
Elle varie linéairement avec la taille du système.
Comment varie une variable intensive quand on partage le système en sous-systèmes ?
Elle ne varie pas.
Quelle est l'expression de l'énergie interne pour un gaz non chargé sans échange de matière ?
Quelle différence principale existe entre premier et second principe de la thermodynamique ?
Le premier principe traite de la quantité d’énergie, le second de sa qualité et direction.
Qu'est-ce que l'entropie selon Clausius (1845) ?
L’entropie formalise l’irréversibilité et quantifie la dispersion de l’énergie.
Quelle est l'unité de l'entropie ?
Le joule par kelvin.
Que se passe-t-il à la qualité de l’énergie lors d’une transformation spontanée ?
Elle diminue en général.
Comment évolue la capacité d’un système à fournir du travail dans une transformation spontanée ?
Elle se dégrade.
Quelle est la formule du rendement maximal d’une machine thermique réversible ?
Que signifient les énoncés de Clausius, Kelvin-Planck et Carnot ?
Ils expriment l’impossibilité de certaines transformations spontanées.
Quelle impossibilité commune expriment Clausius, Kelvin-Planck et Carnot ?
Le transfert spontané de chaleur du froid vers le chaud et un rendement cyclique de 100 %.
Quelles conditions définissent l'équilibre thermique, mécanique et chimique ?
Les gradients de température, pression et potentiel chimique sont nuls.
Que stipule le principe zéro de la thermodynamique ?
L'équilibre thermodynamique est transitif entre trois systèmes.
Que signifie l'équilibre thermodynamique concernant les flux de chaleur, matière et déformation ?
Aucun flux net ne persiste à l'équilibre thermodynamique.
L'équilibre thermodynamique implique-t-il une homogénéité spatiale de toutes les grandeurs ?
Non, l'équilibre ne signifie pas nécessairement une homogénéité spatiale.
Quelle différence existe-t-il entre un état stationnaire et un équilibre thermodynamique ?
Un état stationnaire peut avoir des gradients et flux constants, l'équilibre thermodynamique aucun flux net.
Comment s'exprime le flux d'énergie à l'équilibre local dans un état stationnaire ?
lorsque les grandeurs intensives sont définies localement.
En quoi se décompose le flux d’énergie ?
En un flux de travail et un flux de chaleur .
Les flux de travail et de chaleur sont-ils conservatifs séparément ?
Non, ils ne sont pas conservatifs séparément mais peuvent se convertir l’un dans l’autre.
Quelle formule relie le courant d’entropie au courant de chaleur ?
.
Quelle est l’expression de la production d’entropie ?
.
Quelle condition exprime la conservation de l’énergie ?
.
Pourquoi l’entropie n’est-elle généralement pas conservée ?
Parce que .
Qu’impose une transformation isentropique sur la production d’entropie ?
.
Une transformation isentropique est-elle toujours adiabatique réversible ?
Non, elle peut être adiabatique réversible mais ce n’est pas nécessairement le cas.
Qu'est-ce qui caractérise une transformation réversible ?
Une succession infiniment dense d’états d’équilibre nécessitant une durée infinie.
Quelle différence principale existe entre transformation réversible et quasi-statique ?
La transformation quasi-statique dure un temps fini avec une évolution macroscopique lente.
Quelle échelle de temps macroscopique justifie le caractère quasi-statique en électronique ?
Environ .
Quelle grandeur impose une condition aux limites de Dirichlet ?
La valeur d’une grandeur intensive.
Quel exemple illustre une condition aux limites de Dirichlet ?
La température d’un thermostat.
Quelle grandeur impose une condition aux limites de Neumann ?
La valeur d’un flux.
Quel exemple illustre une condition aux limites de Neumann ?
Le flux solaire reçu par un panneau.
Qu'est-ce qu'un réservoir thermique ?
Un système de capacité infinie dont la grandeur intensive reste inchangée par couplage.
Quelle loi relie le flux électrique au gradient de potentiel ?
La loi d’Ohm .
Quelle loi relie le flux thermique au gradient de température ?
La loi de Fourier .
Qu'est-ce qui différencie la conduction de la convection thermique ?
La conduction transfère la chaleur sans mouvement de fluide, la convection avec.
Quelle formule exprime le flux convectif en fonction de la température ?
avec coefficient de convection.
Quelle loi donne la puissance rayonnée par un corps noir ?
La loi de Stefan-Boltzmann .
Quelle est la valeur de la constante de Stefan-Boltzmann ?
.
Quelle est la puissance solaire moyenne interceptée par la Terre ?
Environ avant albédo et atmosphère.
Quelle est la valeur approximative de l’albédo terrestre ?
Environ 0,3, reflétant 30 % du rayonnement solaire incident.
Qu'est-ce qu'une grandeur intensive en thermodynamique ?
Une grandeur intensive est une dérivée partielle d'une grandeur extensive par rapport à une autre.
Quelle homogénéité impose l'extensivité à la fonction énergie ?
L'extensivité impose une homogénéité du premier ordre.
Quelle est la relation d'Euler pour un système simple ?
Quelle est la forme différentielle de la relation de Gibbs pour l'énergie ?
Quelle est la relation de Gibbs-Duhem pour l'énergie ?
Sur quoi reposent les relations de Maxwell ?
Sur l'égalité des dérivées croisées d'une différentielle totale exacte.
Donnez un exemple de relation de Maxwell issue de l'énergie interne.
Comment s'obtient l'équilibre dans un système isolé à deux sous-systèmes ?
En imposant la nullité de la variation de l'entropie totale pour chaque échange extensif autorisé.
Qu'impose l'équilibre pour une paroi mobile, diathermane et perméable ?
L'égalité de la température, de la pression et du potentiel chimique.
Qu'impose l'équilibre pour une paroi fixe concernant la pression ?
L'égalité des pressions n'est pas nécessaire.
Que dit le troisième principe de la thermodynamique sur l'entropie à zéro absolu ?
L'entropie tend vers une constante indépendante des autres paramètres.
Quelle est la formule de l'énergie libre de Helmholtz ?
Quelle est la différentielle de l'énergie libre de Helmholtz ?
Quelles sont les formules des potentiels thermodynamiques H et G ?
et
Quelle condition rend une réaction spontanée à température et pression constantes ?
La variation d'enthalpie libre vérifie .
Comment s'exprime la chaleur spécifique à volume constant ?
.
Quelle est la relation générale entre et ?
.
Comment définit-on le coefficient adiabatique ?
.
Quelle relation vérifie une compression adiabatique réversible ?
.
Quelle valeur prend pour un gaz parfait monoatomique ?
.
Quelle est l'équation d'état du gaz parfait ?
.
De quoi dépend l'énergie interne d'un gaz parfait ?
Elle dépend uniquement de la température.
Quelle est la formule de la variation d'entropie pour un gaz parfait ?
.
Teste tes connaissances avec un QCM de 66 questions sur Structure et fonctions thermodynamiques.
1. Quelle conclusion principale les expériences de James Joule ont-elles apportée à l’étude de la chaleur et de l’énergie ?
2. Quel résultat Sadi Carnot établit-il en 1824 dans ses travaux sur les machines thermiques ?
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