Cours de thermodynamique

de la classe de mathématiques supérieures PTSI

chapitre 1 :généralités

Quelques notions mathématiques. Buts de la thermodynamique. Etats d'un système. Bilan des grandeurs extensives. Travail et chaleur. Transformations réversibles et irréversibles.

chapitre 2 : propriétés thermoélastiques des gaz

Notion de pression. Hydrostatique. La température. Théorie cinétique des gaz. Coefficients thermoélastiques. Lois historiques des gaz parfaits.

chapitre 3 : le premier principe

Le premier principe de la thermodynamique. Formes explicites du premier principe. Travail des forces de pression. Transfert thermique ou chaleur. Transformations isochores et isobares.

chapitre 4 : le second principe et l'entropie

Le second principe. Enoncés historiques. Evolution isentropique d'un gaz parfait. Exemples de phénomènes irréversibles.

chapitre 5 : entropie statistique

Retour sur l'énergie interne. L'entropie statistique. Entropie du gaz parfait. Le modèle du gaz parfait.

chapitre 6 : coefficients calorimétriques

Les fonctions thermodynamiques. Théorème d'extrémum. Energie potentielle et énergie récupérable. Coefficients calorimétriques. Détente isentropique d'un gaz. Détente isenthalpique (de Joule-Thomson ). Etude thermodynamique d'un fil.

chapitre 7 : potentiel chimique et réactions

Potentiel chimique. Activité. Réaction chimique. Constante d'équilibre. Etude des piles.

chapitre 8 : changements d'états

Diagrammes d'équilibre. Vapeur sèche et vapeur saturante. Chaleur latente. Changements de phase.

chapitre 9 : les machines thermiques

Machines dithermes. Moteur à explosion. Cycles inversés. Composants des machines thermiques.

chapitre 10 : la biophysique (hors programme math-sup)

Généralités. Le second principe et la biologie. Retour sur le potentiel chimique. La diffusion. L'osmose. Phénomènes ioniques. Le couplage. Conclusion.