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Cours de thermodynamique
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Cours de thermodynamique

Maîtrisez les lois fondamentales et les applications avancées de la thermodynamique, des bilans énergétiques à l'équilibre chimique. Ce cours couvre les cycles de puissance, les systèmes de réfrigération, la psychrométrie et l'analyse exergétique avec une précision d'ingénieur. Développez les compétences analytiques qui orientent les décisions de conception concrètes dans les domaines de l'énergie, du CVC et des systèmes de propulsion.

Dedika pour les entreprises

Ce que vous allez apprendre:

Vous développerez une compréhension rigoureuse des première et deuxième lois de la thermodynamique et les appliquerez aux systèmes ouverts et fermés. Vous analyserez les cycles de puissance et de réfrigération standard, notamment les cycles de Rankine, Brayton, Otto et Diesel, et calculerez leurs indicateurs de performance. Vous utiliserez les tables de vapeur, les modèles de gaz réels et les relations de Maxwell pour estimer avec précision les propriétés thermodynamiques. Le cours couvre également les réactions de combustion, la température de flamme adiabatique et l'équilibre chimique. Enfin, vous appliquerez l'analyse exergétique et la psychrométrie pour évaluer et optimiser des systèmes thermiques complexes.

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Pour vous, entreprise, qui souhaitez former votre équipe

Avec Dedika pour les entreprises, le cours inclut des exercices et des exemples adaptés à votre activité et aux besoins spécifiques de votre entreprise.

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Contenu du cours

8 Chapitres • 40 LeçonsDurée entre 4 et 360 heures (vous décidez)

Chapitre 1Voir les détails

Fondements des systèmes thermodynamiques

  • Leçon 1 • Température et principe zéro

    Explique l'équilibre thermique et le principe zéro comme base de la mesure de la température. Établit les échelles de température utilisées dans les calculs d'ingénierie.

  • Leçon 2 • Systèmes, frontières et environnement

    Définit les systèmes ouverts, fermés et isolés avec leurs frontières. Fournit le cadre de classification utilisé dans toute analyse thermodynamique ultérieure.

  • Leçon 3 • Propriétés thermodynamiques et état

    Introduit les propriétés intensives et extensives ainsi que le concept d'état thermodynamique. Lie la mesure des propriétés à la caractérisation d'un système.

  • Leçon 4 • Processus et approximations quasi-statiques

    Distingue les processus réversibles, irréversibles et quasi-statiques. Prépare les étudiants à modéliser des processus réels avec des approximations idéalisées.

  • Leçon 5 • Pression, volume et masse volumique

    Couvre les propriétés mécaniques essentielles pour le travail sur les équations d'état. Relie la pression et le volume à la description de l'état d'un système.

Chapitre 2Voir les détails

Équations d'état et corps purs

  • Leçon 1 • Modèles de gaz réels

    Introduit les approches de van der Waals et du facteur de compressibilité pour les gaz non idéaux. Quantifie les écarts par rapport au comportement idéal à haute pression ou basse température.

  • Leçon 2 • Tables de vapeur et recherche de propriétés

    Enseigne l'utilisation systématique des tables de vapeur saturée et surchauffée. Relie les données tabulées aux calculs d'ingénierie réels pour l'eau et la vapeur.

  • Leçon 3 • Approximation de la substance incompressible

    Modélise les liquides et les solides comme incompressibles avec une chaleur massique constante. Simplifie l'évaluation des propriétés pour les systèmes en phase liquide et en phase solide.

  • Leçon 4 • Loi des gaz parfaits et sa dérivation

    Dérive la loi des gaz parfaits à partir de la théorie cinétique et des lois de Boyle et Charles. Établit le modèle de base pour les calculs en phase gazeuse.

  • Leçon 5 • Diagrammes de phases et transitions de phase

    Introduit les diagrammes P-T et P-v pour les corps purs, y compris les courbes de saturation. Permet l'identification des régions de phases essentielles à l'analyse de la vapeur et de la réfrigération.

Chapitre 3Voir les détails

Premier principe de la thermodynamique

  • Leçon 1 • Applications aux dispositifs d'ingénierie

    Applique le premier principe pour les systèmes ouverts aux tuyères, diffuseurs, turbines, compresseurs et échangeurs de chaleur. Développe les compétences de résolution de problèmes pour les composants d'ingénierie courants.

  • Leçon 2 • Premier principe pour les systèmes ouverts

    Étend le bilan énergétique aux volumes de contrôle avec écoulement massique. Introduit les formes stationnaire et transitoire du premier principe pour les systèmes ouverts.

  • Leçon 3 • Enthalpie et chaleurs massiques

    Définit l'enthalpie et la relie au transfert de chaleur à pression constante. Relie les chaleurs massiques à volume et à pression constants à l'énergie interne et à l'enthalpie.

  • Leçon 4 • Premier principe pour les systèmes fermés

    Applique le bilan énergétique du premier principe à des systèmes de masse fixe subissant divers processus. Dérive les expressions du travail de frontière et de la variation d'énergie interne.

  • Leçon 5 • Concepts d'énergie, de chaleur et de travail

    Distingue la chaleur et le travail en tant qu'interactions de frontière et l'énergie interne en tant que propriété d'état. Établit les conventions de signe utilisées dans tous les calculs du premier principe.

Chapitre 4Voir les détails

Deuxième principe de la thermodynamique

  • Leçon 1 • Efficacité isentropique des dispositifs

    Définit l'efficacité isentropique pour les turbines, les compresseurs et les tuyères. Permet la comparaison des performances réelles d'un dispositif par rapport à la référence isentropique idéale.

  • Leçon 2 • Énoncés et implications du deuxième principe

    Présente les énoncés de Kelvin-Planck et de Clausius ainsi que leur équivalence. Établit pourquoi les machines thermiques et les réfrigérateurs ont des limites de performance fondamentales.

  • Leçon 3 • Entropie : définition et propriétés

    Définit l'entropie via l'inégalité de Clausius et le transfert de chaleur réversible. Établit l'entropie comme une propriété d'état et introduit le diagramme T-s.

  • Leçon 4 • Cycle de Carnot et machines réversibles

    Analyse le cycle de Carnot comme la machine thermique réversible la plus efficace. Dérive le rendement de Carnot comme limite supérieure pour les machines thermiques réelles.

  • Leçon 5 • Bilan d'entropie pour les systèmes

    Formule le bilan d'entropie pour les systèmes fermés et ouverts, y compris la génération d'entropie. Quantifie l'irréversibilité dans les processus réels.

Chapitre 5Voir les détails

Cycles moteurs et de réfrigération

  • Leçon 1 • Améliorations du cycle de turbine à gaz

    Analyse la régénération, le refroidissement intermédiaire et la resurchauffe dans les cycles de Brayton. Quantifie les améliorations du rendement et du rapport de travail de recompression pour chaque modification.

  • Leçon 2 • Modifications du cycle de Rankine

    Introduit les cycles de Rankine avec resurchauffe et régénératif pour améliorer le rendement. Compare quantitativement les gains de performance de chaque modification.

  • Leçon 3 • Réfrigération par compression de vapeur

    Modélise le cycle de réfrigération par compression de vapeur idéal et ses composants. Calcule le COP et la puissance frigorifique à l'aide des tables de propriétés des fluides frigorigènes.

  • Leçon 4 • Cycle de Rankine pour les centrales à vapeur

    Modélise le cycle de Rankine idéal à l'aide de tables de vapeur et de diagrammes T-s. Calcule le travail net produit et le rendement thermique pour les centrales à vapeur.

  • Leçon 5 • Cycles moteurs à gaz standard à air

    Applique les hypothèses standard à air aux cycles d'Otto, Diesel et Brayton. Dérive les expressions du rendement en fonction du taux de compression et du taux de pression.

Chapitre 6Voir les détails

Relations thermodynamiques et estimation des propriétés

  • Leçon 1 • Fonctions d'écart et propriétés résiduelles

    Introduit les fonctions d'écart pour corriger les propriétés des gaz parfaits en fonction du comportement des gaz réels. Applique des corrélations généralisées aux calculs d'écart d'enthalpie et d'entropie.

  • Leçon 2 • Équations de Clapeyron et de Clausius-Clapeyron

    Dérive l'équation de Clapeyron pour les pentes d'équilibre de phase sur les diagrammes P-T. Applique l'approximation de Clausius-Clapeyron à l'estimation de la pression de vapeur.

  • Leçon 3 • Coefficient Joule-Thomson et inversion

    Dérive le coefficient Joule-Thomson à partir des relations fondamentales et des équations d'état. Identifie les courbes d'inversion pertinentes pour les processus de liquéfaction des gaz.

  • Leçon 4 • Relations fondamentales entre propriétés

    Dérive les quatre relations fondamentales à partir de la combinaison du premier et du deuxième principe. Fournit la base mathématique pour toutes les dérivations de propriétés ultérieures.

  • Leçon 5 • Relations de Maxwell

    Dérive les relations de Maxwell à partir des conditions de différentielle exacte sur les potentiels thermodynamiques. Permet le calcul des variations d'entropie à partir de données P-v-T mesurables.

Chapitre 7Voir les détails

Mélanges et psychrométrie

  • Leçon 1 • Entropie et enthalpie de mélange

    Calcule l'entropie de mélange pour les mélanges de gaz parfaits et identifie l'irréversibilité. Relie l'entropie de mélange au paradoxe de Gibbs et au comportement des mélanges réels.

  • Leçon 2 • Tours de refroidissement et refroidissement évaporatif

    Modélise les bilans de masse et d'énergie pour les tours de refroidissement à l'aide de principes psychrométriques. Calcule le débit d'eau d'appoint et les indicateurs de performance de la tour.

  • Leçon 3 • Propriétés psychrométriques de l'air humide

    Définit le rapport d'humidité, l'humidité relative, le point de rosée et la température humide. Établit le cadre des propriétés pour l'analyse des systèmes d'air humide.

  • Leçon 4 • Diagramme psychrométrique et processus

    Lit et applique le diagramme psychrométrique aux processus CVC. Analyse les besoins énergétiques pour le chauffage, le refroidissement, l'humidification et la déshumidification.

  • Leçon 5 • Propriétés d'un mélange de gaz parfaits

    Applique la loi de Dalton et la loi d'Amagat pour calculer les propriétés d'un mélange. Dérive les relations entre la fraction molaire, la fraction massique et la pression partielle.

Chapitre 8Voir les détails

Thermodynamique chimique et combustion

  • Leçon 1 • Stœchiométrie et réactions de combustion

    Équilibre les réactions de combustion pour les carburants courants avec l'air et l'oxygène. Définit l'air théorique, l'excès d'air et le rapport d'équivalence pour la caractérisation du mélange.

  • Leçon 2 • Température de flamme adiabatique

    Calcule la température de flamme adiabatique en utilisant le bilan énergétique de la chambre de combustion. Évalue l'effet de l'excès d'air et du type de carburant sur la température de flamme.

  • Leçon 3 • Troisième principe et entropie absolue

    Énonce le troisième principe et définit l'entropie absolue par référence à la température nulle. Applique les valeurs d'entropie absolue pour calculer l'entropie de réaction et l'énergie de Gibbs.

  • Leçon 4 • Équilibre chimique et minimisation de l'énergie de Gibbs

    Dérive les conditions d'équilibre à partir de la minimisation de l'énergie libre de Gibbs. Calcule les constantes d'équilibre et la composition pour les réactions en phase gazeuse.

  • Leçon 5 • Enthalpie de formation et de réaction

    Utilise les enthalpies standard de formation pour calculer l'enthalpie de réaction via la loi de Hess. Applique les concepts de pouvoir calorifique à l'analyse du contenu énergétique des carburants.

Certification

Votre certificat valide de réussite

Ce cours est fait pour vous :

  • Étudiants en génie mécanique : ayant besoin d'une base solide et rigoureuse en thermodynamique.

  • Étudiants de licence en génie chimique : appliquant les principes thermodynamiques aux systèmes de procédés et de réaction.

  • Techniciens CVC : cherchant à approfondir la théorie sous-jacente aux systèmes qu'ils installent et entretiennent.

  • Professionnels du secteur de l'énergie : souhaitant combler leurs lacunes en matière de performance et de rendement des cycles.

  • Étudiants en génie aérospatial : reliant les concepts de propulsion à la théorie thermodynamique des cycles gazeux.

  • Personnes en reconversion professionnelle vers l'énergie ou la fabrication : renforçant leur crédibilité technique grâce à la science fondamentale de l'ingénierie.

Ce que disent nos apprenants

Vos cours sont parfaits. J'ai acheté le forfait d'un an et j'ai enfin l'opportunité de suivre divers sujets qui m'intéressent sans avoir besoin de changer de plateforme... je vous remercie pour tout ce que vous faites, je vous ai déjà recommandés à d'autres personnes...
Giulio Carlo
Giulio CarloÉtudiant en Marketing Digital
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Mariana Ferres
Mariana FerresÉtudiante en Photographie
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Luciana AlvarengaÉtudiante en Design d'Ongles
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André FelipeÉtudiant en Ingénierie de Prompt

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