Thermodynamique des équilibres : Cours et exercices corrigés

Présentation du document de thermodynamique

Ce document pédagogique s'intitule Thermodynamique des équilibres et constitue un support complet regroupant cours, travaux dirigés et exercices corrigés. Conçu pour l'année universitaire 2019/2020, il est principalement destiné aux étudiants en troisième année de licence de génie des procédés.

Le polycopié aborde de manière détaillée les fondements de la thermodynamique de l'équilibre, de ses lois fondamentales jusqu'aux applications pratiques dans l'industrie et les procédés chimiques. Il couvre quatre grands chapitres complétés par des annexes et des séries d'exercices corrigés.

Structure et grands chapitres du cours

Le contenu de la matière s'articule autour de plusieurs thématiques majeures qui permettent aux étudiants d'acquérir les compétences théoriques et pratiques nécessaires dans le domaine du génie des procédés :

• Chapitre 1 : Introduction à la thermodynamique. Ce chapitre pose les bases conceptuelles avec l'étude des systèmes thermodynamiques, des transformations thermomécaniques et chimiques, ainsi que des variables et fonctions d'état. Il expose également le travail, la chaleur et les principes de la thermodynamique, incluant l'énergie interne, l'entropie, les critères d'évolution et le potentiel chimique.
• Chapitre 2 : Thermodynamique des substances pures. L'étude se focalise ici sur les corps purs, les changements d'état, les diagrammes thermodynamiques (P,V,T), (P,T) et (P,V), ainsi que le comportement des gaz parfaits et des gaz réels à travers les facteurs de compressibilité, la fugacité et les équations d'état comme celle de Van der Waals.
• Chapitre 3 : Les équilibres physiques. Cette partie examine les équilibres de phases, les relations de Clapeyron et Clausius-Clapeyron, l'équilibre liquide-vapeur avec les diagrammes isothermes et enthalpiques, ainsi que les équilibres de mélanges binaires et les applications liées à la distillation fractionnée et aux diagrammes solide-liquide.
• Chapitre 4 : Les équilibres chimiques. Le dernier chapitre aborde la réaction chimique, la constante d'équilibre, l'affinité chimique, la thermochimie avec la loi de Hess et de Kirchoff, la loi d'action de masse et le déplacement d'équilibre selon le principe de Le Châtelier et l'équation de Van't Hoff.

Exercices et applications pratiques

Le document contient de nombreuses applications pratiques et des séries d'exercices corrigés détaillés permettant d'aborder des aspects fondamentaux tels que les calculs de travail et de chaleur lors des transformations de gaz, l'utilisation des premier et deuxième principes, l'application de la loi des gaz parfaits, l'évaluation des variations d'entropie dans les cycles thermodynamiques et la résolution de problèmes liés aux équilibres chimiques.

Les étudiants disposent également d'annexes utiles comprenant les valeurs des constantes universelles, les unités SI, les lettres grecques ainsi que des tables de données thermochimiques à 298,15 K qui facilitent la résolution des exercices numériques.

Méthode de travail et utilisation recommandée

Ce polycopié s'avère particulièrement utile pour l'apprentissage autonome et la préparation aux examens de génie des procédés. Il est conseillé d'étudier rigoureusement chaque chapitre théorique avant d'aborder les exercices d'application. La confrontation des résultats personnels avec les corrections détaillées fournies dans le document permet d'identifier les lacunes et de maîtriser la méthodologie de résolution des problèmes de thermodynamique chimique et industrielle.

Questions fréquentes

À quel public ce cours de thermodynamique est-il destiné ?

Ce document est destiné en priorité aux étudiants inscrits en troisième année de licence de génie des procédés pour l'année universitaire 2019/2020.

Quels sont les principaux chapitres traités dans le document ?

Le cours aborde l'introduction à la thermodynamique, la thermodynamique des substances pures, les équilibres physiques et les équilibres chimiques.

Le document contient-il des exercices corrigés ?

Oui, le support intègre des séries d'exercices corrigés et des applications pratiques portant sur le premier et le deuxième principe ainsi que sur les équilibres chimiques.

Testez vos connaissances

Télécharger Thermodynamique des équilibres : Cours et exercices corrigés pdf