Salut tous le monde !!

je suis en seconde générale et je dois faire un exposé sur la thermodynamique en physique. Je sais que mon prof aime bien quand on met 2 ou 3 formules de maths et je n'en ai pas vu beaucoup sur ce que j'ai lu.

Si vous connaissez des formules qui ont un rapport avec ce sujet ou si vous avez quelques conseils à me donner pour mon exposé, des sites qui vont ont aider, je suis preneur !!

à bientot !!

Un cours de thermo niveau BTS, mais tu peux peut-etre y trouver des choses exploitables à ton niveau:
http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/ph [...] n/thermo1.htm

La thermodynamique est un sujet extrêmement vaste.
Cela va de la pompe à chaleur à l'équilibre thermique des étoiles via des systèmes beaucoup plus complexes.
Cible un peu plus ton sujet si tu veux plus d'aide.

A+ et bonne physique

Je plussoie bouskidou, faire un exposer sur la "thermodynamique en physique" est bien trop vaste. Essaie peut être de te poser une problématique ou de travailler sur un phénomène physique faisant appel à la thermodynamique.
Si tu préfères faire quelque chose sur la thermodynamique en général intéresse toi au grandeur que la thermodynamique utilise couramment comme l'entropie, l'enthalpie, la capacité thermique, etc.
La thermodynamique utilise aussi beaucoup de mathématique statistique dont tu peux parler mais le niveau peut vite devenir élevé.

La base serais je pense de travailler sur le Premier et Deuxième principe de la thermodynamique.

Salut,

Oui, le mieux serait de prendre un exemple concret utilisant la thermodynamique : moteur de voiture ? Frigo ?

Un truc que j’aime bien expliquer personnellement (mais ayant besoin d’un minimum de physique : pression, pression partielle…), c’est pourquoi y a t-il un cycle de l’eau (nuages, et tout ça) alors que l’eau bout seulement à 100°C ?
J’avais fait un article à ce sujet.
Ou pourquoi l’eau éteint le feu…

En seconde, je vois pas comment faire un truc plus compliqué (cycles thermodynamique, ou dynamique des fluides…), pas seulement pour toi, mais aussi pour te faire comprendre des autres (qui n’ont pas forcément ton niveau).

Concernant les formules… Mouais… À part piocher dans la thermo de post-bac, je ne vois pas trop quoi faire : il faut que ça reste compréhensible.
À ton niveau, il est exclu de mettre les fonctions dérivées ou opérateurs différentiels, donc 95% des formules sont à oublier…
Peut-être l’équilibre sur les transferts de chaleur/travail ? c’est juste une équation avec une addition…

Bonjour,

Comme il a été dit, la thermodynamique est un thème trés vaste qui si on y regarde de près peut rejoindre toute la physique par le biais du principe de conservation de l'énergie.

Je trouve trés curieux qu'un prof puisse donner à un élève de seconde un exposé sur la "thermodynamique", domaine qui peut s'avérer vite conceptuellement trés délicat, sans autre précision sur le cadrage du sujet.

N'as tu rien de plus précis pour définir ton sujet , qui pourrait aider à orienter l'exposé? ... Y compris ton propre niveau de connaissance en thermodynamique éventuellement plus avancé que celui de ton niveau scolaire? .

Edit
je m'aperçois que la date du premier post est déjà assez ancienne
Ton exposé est peut-être déjà fait ...!

Je dois rendre mon rapport la semaine prochaine. Pour ceux que ça interesse : http://www.fichier-pdf.fr/2012/05/03/physique/

Il s'agit d'une approche simple mais au moins, tout est compris !
C'est ce qu'on mon prof a demandé, je lui ai envoyé un mail et il a dit (comme vous) de ne pas trop approfondir car ça pouvait devenir compliqué et vu que je suis en seconde, je n'ai pas les bases mathématiques nécessaires. Donc j'ai fait ce qu'il a demandé

Bonjour, j'ai lu rapidement ton truc:
Tu parles de fonction d'état sans dire ce que c'est...: C'est une relation entre Pression, Volume et Température...
Ensuite tous ces principes sont définis pour un système fermé (à définir )
Tu pourrais parler de ce que sont la pression et la température !
Et sinon une faute de français: On dit "laquelle vient en premier" !

Bonjour,

quelques précisions pouvant être éventuellement utiles sans être contradictoires avec la simplicité que tu souhaites:

définir uen fonction d'état
Une fonction d'état est une fonction dont la variation ne dépend pas du chemin suivi entre deux états :.
U et S sont des fonctions d'états.
W et Q n'en sont pas bien que leur somme le soit.
C'est une distinction fondamentale qui permet parfois de calculer plus simplement une variation de U ou S en imaginant une évolution fictive de même état initial et final.

Au niveau macroscopique , on doit parler uniquement de variation d'énergie interne comme tu le fais dans la reformulation 2 .
Formellement ta définition 1 n'est pas tout à fait correcte: la fonction énergie interne <math>\(U\)</math> est une fonction définie par l'agitation thermique et l'energie potentielle internes ( comme son nom l'indique...) , donc au niveau microscopique.
C'est la variation de cette fonction qui a la bonne idée d'être reliée aux variables macroscopiques et aux échanges système/milieu extérieur .
Pour faire simple, il vaut mieux ne parler que des variations des fonctions d'état.

Ta définition du premier principe est restrictive.
On peut en donner une formulation plus générale sans être beaucoup plus compliqué ( formulation indispensable dés que tu as un fluide en mouvement donc dés que tu appliques le principe à la mécanique des fluides par exemple .)

Une formulation plus générale du premier principe est donc
<math>\(\Delta E_C+\Delta E_P+ \Delta U =W+Q\)</math>
qui tient compte de la variation d'energie cinétuqe (d'un écoulement) par exemple et d'energie potentielle externe telle la gravité ( un bel exemple où on en tient compte : les prévisions météorologiques !)


Attention aussi, tu ne sembles parler que de Q reçue comme si c'était la seule option.
Dans l'application du premier principe, W ou Q peuvent être aussi bien reçus que fournis.
On utilise une convention de signe qui est W,Q >0 si reçus, W,Q,<0 si fournis.
Dernier point
Les exemples sur les machines thermiques pourraient être en fin de document car leur fonctionnement découle aussi bien du premier que du second principe ( nécessité d'une source froide et d'une source chaude , c'est une contrainte du second principe)
Avec le seul premier principe, on "invente " le moteur monoterme!

Pour l'expliquer "proprement", il faudrait aller un peu plus loin que ce que tu souhaites, je pense, et montrer comment on fait un bilan d'entropie dans les échanges entre un système et des sources à diverses températures)

Super réponse, merci
Je tiens compte de tes indications et je vais essayer de donner un exemple pour le second principe. Est-ce que je peux par exemple prendre de l'eau à 50° et de l'eau à 60° (à volume égal" et dire que si je les mélanges ça donne de l'eau à 55 (simple calcul de moyenne). Par contre si je veux calculer l'entropie ?

Bonsoir,

Faire rigoureusement le bilan entropique de ton système trés simple n'est pas si facile à expliquer à un niveau seconde
Je te propose un exemple illustratif légèrement plus simple.
Il s'agit de chauffer une casserole d'eau de la température <math>\(T_1\)</math> à <math>\(T_2\)</math> posée sur une plaque de chauffage .
Pourquoi est ce un peu plus simple :
parce que une seule température varie, on suppose que la température de la plaque est constante notée <math>\(T_0\)</math>.
On suppose que l'échange plaque casserole est parfait et on néglige l'inertie thermique de la casserole .

Ce qui suit est assez long parce que j'ai tenté de détailler au mieux pour essayer de rendre la démarche exhaustive et ...compréhensible.
Je ne suis pas tout à fait sûr d'avoir réussi ....?

Une subtilité du bilan entropique est de bien distinguer l'entropie échangée et celle créée par l'irréversibilité.
Dans notre exemple , à quoi est dûe la variation totale d'entropie de la masse d'eau échauffée ?( on néglige thermiquement le récipient pour simplifier!)
Elle est la somme de l'entropie échangée avec la plaque et de l'entropie créée par irréversibilité pour passer de l'état 1 à l'état 2.

Pour calculer cette entropie d'irréversibilité ( fondement du 2ème principe), il faut calculer les deux autres.

Pour ces calculs , Il faut que tu admettes une relation , appelée identité thermodynamique .
Dans un système comme celui-ci, elle s'exprime trés simplement dans la mesure où on ne considère que des échanges de chaleur sans travail échangé.
Elle relie entropie et energie interne par:
<math>\(dS=\frac{dU}{T}\)</math>, pour une petite évolution du système .
Le premier principe nous dit, pour cette même petite variation, que : <math>\(d U = \delta Q + \delta W\)</math> et comme <math>\(\delta W=0\)</math>(pas de travail), on obtient finalement:
<math>\(dS=\frac{\delta Q}{T}\)</math>

Lorsque la température de la masse d'eau passe de <math>\(T_1\)</math> à <math>\(T_2\)</math> on ne connait pas la température de l'eau pendant la transformation sauf à l'instant initial et final , supposés état d'équilibre.
Toutefois , comme je l'ai dit dans le post précédent, ce qui compte pour <math>\(\Delta S\)</math>, fonction d'état, c'est l'état initial et final.
On peut calculer cette variation part une transformation fictive ayant même état initial et final.
On choisit une succession d'état de quasi-équilibre où T varie de dT ( on parle d'une succession d'état réversible)

La chaleur dûe à chaque petit échauffement de l'eau est la relation classique <math>\(\delta Q = mc dT\)</math> ,
c capacité calorifique de l'eau, m masse de l'eau.

Donc:
<math>\(dS=\frac{mcdT}{T}\)</math>
Finalement le calcul de la variation d'entropie en allant de 1 à 2 par cette succession d'état d'équilibre s'obtient en sommant tous les petits dS élémentaires .
C'est le principe d'une intégrale . Même si on ne connaît pas en seconde , tu vois donc ce principe de sommation dont je te donne le résultat:
<math>\(\Delta S = mcln\frac{T_2}{T_1}\)</math>.
qui est donc la variation totale de l'entropie de la masse d'eau.
( on voit là aussi la fonction logarithme, que tu ne connais peut être pas , mais il est difficile de faire un bilan entropique sans voir apparaître des log!)

Ce qu'il faut retenir de ce calcul: c'est un exemple de calcul de la variation d'une fonction d'état d'un système réel en employant une transformation fictive de même état 1 et 2, démarche trés fréquente en thermodynamique.

Calculons maintenant l'entropie échangée entre plaque et casserole. On utilise d'une autre façon l'identité thermodynamique.
Vue de la plaque, le transfert thermique global pour échauffer l'eau vaut <math>\(\Delta Q = mc(T_2-T_1)\)</math>
comme la température de la plaque étant constante, , l'entropie échangée s'écrit donc directement , <math>\(\Delta S_{ech} = \frac{mc(T_2-T_1)}{T_0}\)</math> entre les états 1 et 2..

Nous disposons maintenant de tous les éléments pour calculer l'entropie créée par irréversibilité:

<math>\(S_{cr} = \Delta S - \Delta S_{ech}\)</math>
soit
<math>\(S_{cr}= mcln(\frac{T_2}{T_1}) -\frac{mc(T_2-T_1)}{T_0}\)</math>

Pour le système isolé casserole + plaque, c'est bien cette quantité dont le second principe nous dit qu'elle doit être positive.

Avec <math>\(T_1 <T_2 < T_0\)</math>, on peut vérifier qu'il en est toujours ainsi.

Ah merci, c'est beaucoup plus claire maintenant !
Merci beaucoup !