Nouvelle maquette à compter de Sept. 2021

Partie thermochimie

1. Connaître les hypothèses applicables aux solutions de non-électrolytes et leurs domaines de validité
   • Distinguer les zones d’application des lois de Raoult et de Henry
   • Calculer des grandeurs de mélange
   • Appliquer la méthode de Roozeboom pour déterminer les grandeurs molaires partielles
2. Identifier les différents domaines et zones particulières d’un diagramme binaire (phases, composition, composés définis, azéotropes/eutectiques)
   • Etablir un diagramme binaire à partir des courbes de refroidissement
   • Identifier les différents domaines (polyphasés, monophasés, azéotrope, eutectique…)
   • Calculer la formule d’un composé défini
   • Déduire des diagrammes les compositions des phases en équilibres et les quantités de matière
3. Imaginer une expérience de distillation ou de synthèse en se basant sur des diagrammes binaires
   • Concevoir un protocole pour réaliser la purification d’un produit
   • Elaborer une méthode permettant d’obtenir un composé solide de composition déterminée

Partie thermophysique

1. Maîtrise la démarche thermodynamique
   • Savoir faire le bilan énergétique et entropique d’un système
   • Savoir tirer parti des propriétés mathématiques des fonctions d’état pour résoudre une question de thermodynamique
   • Appliquer les principes de la thermodynamique à des problèmes tirés de domaines divers de la physique
2. Combiner approches théorique et pratique
   • Comprendre le fonctionnement des machines thermiques
   • Utiliser les différents types de diagrammes ((P, V), (T, S) et Mollier) pour étudier une machine thermique
   • Mettre au point une expérience permettant de mesurer la pression de vapeur saturante d’un liquide en fonction de sa température, et de déduire sa chaleur latente de vaporisation

19 h de cours – 23 h de TD – 4 h de TP – 3 h de projet

Contenu détaillé :

Partie thermochimie

1. Application du potentiel chimique au corps pur et aux solutions de non-électrolytes
   1. Potentiel chimique du corps pur : état de référence, variation avec la pression
   2. Généralités sur les solutions : composition, grandeurs molaires partielles, grandeurs de mélange, solution idéale et réelle
   3. Solutions de non-électrolytes : loi de Henry et loi de Raoult
2. Application du potentiel chimique aux diagrammes binaires
   1. Liquide – vapeur : mélange idéal, mélange réel, azéotropie, miscibilité à l’état liquide, construction et utilisation des diagrammes, application à la distillation
   2. Solide – liquide : mélange idéal, eutectique, composé défini. Construction et utilisation des diagrammes, application à l’élaboration de matériaux

Partie thermophysique

1. Ecritures différentielles et utilisation des coefficients calorimétriques et thermo-élastiques
2. Changements d’état et diagrammes de phases du corps pur
   1. Formule de Clausius-Clapeyron
   2. Utilisation et lecture des diagrammes (P, T), (P, V), (T, S)
   3. Utilisation et lecture du diagramme de Mollier ((h, s) ou (P, h))
3. Machines thermiques
   1. Principe de fonctionnement
   2. Diagramme de Raveau
   3. Cycle de Carnot
   4. Calcul du rendement d’une machine thermique
   5. Exemples de machines (différents cycles moteurs, cycle de Rankine pour réfrigérateur/pompe à chaleur), tracé et lecture de cycles thermiques en utilisant les diagrammes vus au chapitre précédent
   6. Illustration en salle de TP par l’observation du fonctionnement d’un moteur de Stirling et d’une pompe à chaleur. Exploitation des résultats des mesures en séance de TD

Travaux pratiques : Mesure de la vapeur saturante de l’eau