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Libres Savoirs >> Sciences pour l'ingénieur
Responsables :

Denis FLICK
  
Christophe DOURSAT
  


Niveau : Graduate

Langue du cours : Français

Période : Automne

Nombre d'heures : 35

Crédits ECTS : 3
LS_APT_5330 Physique
Ressources Pédagogiques :
L'objectif est de présenter et faire utiliser aux futurs ingénieurs les outils de base pour décrire l'évolution d'un système physique qui échange de la matière, de l'énergie et de la quantité de mouvement avec l'extérieur.
Ces outils s'appliquent aussi bien à des équipements construits par l'homme qu'à des systèmes naturels, de l'échelle de la cellule jusqu'à celle de la biosphère.

1 - Thermodynamique (3 cours / 3 TD)

Il s'agit, dans un premier temps, de proposer une vision synthétique de la thermodynamique et de donner des interprétations imagées des différentes grandeurs introduites en classe préparatoire. Puis, on jettera les bases de la thermodynamique des phénomènes irréversibles qui permettent d'analyser des phénomènes couplés de transferts et de réactions chimiques. De tels phénomènes ont lieu dans certains équipements (pompe à chaleur) mais également dans les organismes vivants (transferts à travers les membranes cellulaires).

Programme

Interprétation microscopique des grandeurs thermodynamiques. Milieu homogène à l'équilibre : toutes les relations entre les grandeurs thermodynamiques se déduisent de la relation entre l'entropie, l'énergie interne et les autres grandeurs extensives. Formulation générale (pour les systèmes ouverts) du premier et du deuxième principe.

Thermodynamique des phénomènes irréversibles : explicitation de la production d'entropie au niveau d'un compartiment homogène en fonction des échanges avec l'extérieur. Processus indépendants, parfaitement et partiellement couplés. Explicitation des flux dans le cadre linéaire. Introduction à la thermodynamique des milieux continus : hypothèse de l'équilibre local.

Les travaux dirigés porteront sur des phénomènes couplés en biologie (transferts actifs à travers les membranes, montée de la sève dans les arbres) et en physique (thermoélectricité).

2 - Mécanique des Milieux Continus (6 cours / 10 TD)

La matière qui nous entoure possède une très grande densité moléculaire (il y a typiquement 1 017 molécules dans un mm3) on peut sans problème la traiter à partir des concepts introduits en thermodynamique et la considérer comme un milieu continu. De ce fait, on peut tirer profit d'un grand nombre d'outils de l'analyse et de la géométrie.

Les transferts de matière, de quantité de mouvement et d'énergie sont omniprésents dans la nature (cycle de l'eau, circulation sanguine, bioclimatologie...) et les équipements (drainage, culture sous serres, procédés agro-alimentaires). Ces transferts présentent des similitudes, on présentera un formalisme unique pour écrire les différents bilans que ce soit sur des systèmes macroscopiques (équations différentielles ordinaires) ou des volumes élémentaires (équations aux dérivées partielles).

Lors des travaux dirigés, on abordera un certain nombre d'applications et les étudiants auront largement l'occasion d'utiliser et de compléter les bases acquises dans ce cours dans des enseignements optionnels.

Programme

Les trois chapitres : transferts de matière , transferts de quantité de mouvement et transfert d'énergie sont traités selon le même plan :
- équation de conservation sur un volume élémentaire fixe /sur une particule de fluide suivie dans son mouvement
- loi d'état / loi de transfert / conditions aux limites
- combinaison et adimensionnalisation des équations
- équation de conservation sur un système macroscopique ouvert

En mécanique des fluides incompressibles, on complètera ceci par des bilans d'énergie mécanique, très utiles pour les calculs d'ingénieur.

Modalités d'évaluation : Epreuve écrite de thermodynamique et de mécanique des milieux continus (documents autorisés)

Dernière mise à jour : Monday 23 February 2009

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