RDT - THERMO

Apparemment les exams de ce bon Hervé sont sensiblement proches d'années en années. Je propose donc qu'on essaie de répondre aux différentes question des exams sur icampus et qu'on les partage ici.

Que chacun qui a des tuyaux pour la partie thermo les mette sur ce forum!

Je m'y attarde..
Je suis en train d'essayer de répondre aux 10 questions 'types'. Dés que j'ai fini, je posterai ça ici mais ce serait bien que quelqu'un d'autre le fasse, histoire de comparer.

Sur le forum de l'année passée. Dans l'ensemble c'est juste. Cet exam est assez tuyaux qd on voit que quasi la moitié des questions revient régulièrement. Il faut pas de longs développements comme on peut le constater mais juste retenir qq trucs bien par coeur.

Voila, juste pour vérifier les pistes pour ces différentes questions ...

1) Que représente le COP d’une machine frigorifique ? Donnez-en une expression mathématique dans le cas idéal du cycle de Carnot inversé.

COP = coéfficient de performance = rapport entre l'effet calorifique voulu et e travail apporté = Qc/W = 1/{Th/Tc -1} , ...

2) Lorsqu’un fluide qui circule dans une conduite rencontre un étranglement, sa pression augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? Justifiez votre réponse.

Elle diminue par équation de Bernoulli : vitesse augmente => energie cinétique augmente => pression diminue

3) Citez de manière précise une des deux expressions du second principe.

Dans un système cyclique, il est impossible de convertir totalement en travail de la chaleur exraite d'une seule source a température constante.

4) Quand peut-on dire d’une transformation qu’elle est réversible ?

Si un changement infinitésimal d'une grandeur du système ou de l'environnement permet d'inverser le sens de la transformation.

5) Un européen moyen consomme 10koe/jour. Exprimez cette valeur en kWh/an et en kbois/an (un calcul approximatif est suffisant vous n’avez donc pas besoin de calculatrice).

10koe = 420 MJ /jour * ( 365 jours / 3,6 ) = 42 000 kWh par ans

A toe = 2,3 T de bois => 8 000 kbois / an

6) Expliquez brièvement la notion de « titre d’une vapeur ».

Je sais pas du tout ... on l'a vu au cours ?

7) Dessinez le schéma d’un cycle à vapeur simple.

Voir schéma dans le cours page 12 des cycles a vapeur

Cool Quelles sont les limites technologiques qui conditionnent le rendement d’une telle installation.

la résistance des matériaux aux températures et pressions extrèmes ????

9) Quelles sont les modifications que l’on peut apporter au cycle afin d’en augmenter son rendement. Justifiez de manière détaillée votre réponse pour l’un d’entre-elles.

- Resurchauffe + schéma
- Soutirages + schéma

10) Quelle est l’expression mathématique générale du premier principe dans le cas d’un système fermé ? Décrivez la signification physique de chacun des termes que vous utilisez. Que devient cette expression dans le cas d’un système isolé ?

delta U = Q + W en système fermé
si système isolé delta U = 0

11) Quelles hypothèses sont nécessaires pour qu’une transformation réponde à la loi de Poisson (pv ^gamma; =cste) ?

Là je sèche encore ! j'ai pas dans mes notes ...

12) Enoncez les quatre transformations qui composent un cycle de Carnot en veillant à être précis. Pourquoi ce cycle est-il particulier ? Cette particularité est-elle propre à ce cycle uniquement ?

Compression isotherme / compression adiabatique/ détente isotherme/ détente adiabatique

Particulier ??? je sais pas non plus ...

13) En vous basant sur un schéma, expliquez le principe de fonctionnement d’un cycle à vapeur équipé d’une resurchauffe.

Schéma dans le cours ...

14) Expliquez physiquement pourquoi une telle installation a toujours un meilleur rendement que le cycle simple équivalent.

Car on augmente le travail moteur par un apport supplémentaire de chaleur sans changer la perte au condensateur.

15) Donnez une expression du rendement d’une installation avec resurchauffe en vous basant sur l’enthalpie de la vapeur aux divers points remarquables du cycle.

???

16) A quelle pression environ condense-t-on la vapeur et pourquoi ?

0,05 bar => correspond a une température de 33/34°

Si + bas : problème de condensateur : on ne trouve pas de source assez froide
Si plus haut : on aura moins de travail de détente ! => pas utile

17) Dans quelles conditions peut-on qualifier un système d’ouvert ? Donnez un exemple concret de ce type de système (un schéma est sans doute utile).

Dans un système ouvert , tous les transferts sont autorisés
Exemple : réacteur d'avion ?

18) Donnez l’expression mécanique du travail moteur dans le cas des systèmes ouverts. Veillez à donner une explication physique claire à chacun des termes de l’expression.

Wm = intégrale de vdp + delta k + g* delta z + Wf

19) A partir de quel principe physique a-t-on établi cette relation ?

conservation de la masse et de l'energie mécanique ????

20) Les deux énoncés (Kelvin et Clausius) sont-ils complémentaires ou simplement redondants.

Je sais pas trop ... je dirais redondant dans le sens ou ils expriment une meme réalité ...

21) Donnez une expression simple du second principe pour un système isolé en vous basant sur la notion d’entropie.

S2 - S1 >= 0

22) Donnez un exemple de machine réceptrice. Justifiez votre choix.

machine réceptrice : pompe a chauer ou machine frigo

23) Quelle loi mathématique liant les variables d’état permet de suivre un fluide lors d’une évolution adiabatique réversible ? Quelle est la loi dans le cas d’une transformation isotherme ? On considère que le fluide dont on suit l’évolution est un gaz idéal.

Je vois pas trop ...

24) En quoi les turbines gaz vapeur sont-elles plus performantes que les « simples » centrales à vapeur. Justifiez votre réponse à l’aide de valeurs chiffrées.

rendement total = rendement TG + ( 1 - rendement TG ) * fraction des fumées récupérées * rendement TV

En chiffre ca donne plus ou moins : 0,4 + 0,6 * 0,8 * 0,4 = 0,6 => meilleur rendement du marché !

27) Dessinez le schéma de principe d’une installation de type TGV simple sans resurchauffe. Indiquez clairement la nature de chaque composant important et son utilité dans le cycle.

Voir shéma dans le cours ...

29) Que représente la notion de pincement de la chaudière de récupération ?

Je sais pas du tout ... Une idée ?

Pour la 11) c'est adiabatique et réversible il me semble...

marco a écrit:Pour la 11) c'est adiabatique et réversible il me semble...

Et gaz parfait!

John a écrit:Je m'y attarde..
Je suis en train d'essayer de répondre aux 10 questions 'types'. Dés que j'ai fini, je posterai ça ici mais ce serait bien que quelqu'un d'autre le fasse, histoire de comparer.

Autant pour moi, je parlais de télécom... Sorry

En ce qui concerne les éoliennes, on peut laisser tomber qque chose ou il a fait toutes les slides?

Merci

Il a fait tous les slides, mais y'en a des moins importants que d'autres (genre quand ça parle de stats, l'approche Weidbull)

concernant le tout début du cours, quelqu'un aurait-il une idée d'une machine réceptrice? Il se serait pas planté dans les titres de ses slides 27 et 28 du premier principe II?

Machine réceptrice: frigo ou pompe à chaleur, car il faut leur fournir du travail.

perso j'ai que 17 slides pour le premier principe II.... normal?

Selon vous, les deux énoncés du second principe se complètent-ils ou sont-ils redondants?

Je dirais qu'ils se complètent, vu que la justification pour Clausius est différente de celle de Kelvin, et de plus, les concepts utilisés ne sont pas les mêmes (transfert de chaleur pour l'un, transformation de chaleur en travail pour l'autre) mais je suis pas sur de moi.

Vos avis?

Depuis le cours de chimie 2 des fsa, Jeanmart écrit lui même (je vous passe la démonstration d'une page):

"En résumé, si l'énonce de kelvin est faux celui de Clausius l'est aussi et si l'énoncé de Clausius est faux celui de Kelvin l'est aussi. Ces deux énoncés sont donc bivalents. Ceci n'est pas une preuve que les deux énoncés sont corrects mais simplement que si vous acceptez la véracité de l'un d'eux, vous êtes forcé d'accepter le second".

Si j'analyse bien, je dirais qu'ils sont ne se complètent pas et ne sont pas redondant non plus, mais bivalent
Plus sérieusement, je dirais qu'ils sont redondants puisqu'ils disent la même chose...

D'un autre côté si l'un est faux l'autre aussi donc on pourrait dire qu'ils se complètent

pr la 23) c pas la loi des gazs parfaits? il c t amusé a faire quelques petites demos qui montrent les relations entre les variables détats durant différentes transformations (isotherme, etc)

et par contre, j'ai une question, pr la 5) jcomprends pas le "/3,6" ahaha c surment evident ms moi j'avais pas fait ça!


et pr la ³13) la particularité c son rendement non? qui tend theoriquement vers 1 lorsqu T1 grand et T2 petit!
et c particulier a carnot non? c justement ça, c unn cycle ideal

Mdr Max! Promis si il me pose cette question à l'exam, je met bivalent!

Olivia, pour la 5 c'est parce que tu prends 420MJ que tu divises par 3,6x10⁶.

Si tu préfères, travailles en J et divises par 3 600 000.

Et pour la question 23, je te rejoins. Enfin, je dirais plutôt que c'est pV^gamma=cste

et pour ce qui est des questions sur les turbines a gaz ? (schéma? fonctionnement? etat du fluide? etc) on a jamais vu precisement ce qu'il demande non? et avion idem on oublie?


et pour ce qui est de la question, bivalent , redondantou complémentaire; je dirais redondant, sinon il demanderait pas dans certains exams d'enoncer l'un OU l'autre


15) la question sur lapression a laquelle on condense: pourquoi 0,05 bar? c pour nous permettre d'avoir un QII plus petit et donc un meilleur rendement?

Qqun pourrait-il me dire si le prof s'est beaucoup attarde sur les diagramme (p, V), (T,s) et (H,S) des cycles vapeur?

Est ce qu'on doit savoir les redessiner et les expliquer? ou on s'en fou :p

Merci

Il me semble qu'on en a jamais parlé en cours... en tout cas, je pense que je vais joyeusement passer ça.

alz niquel ca merci!!!

Ca fait plaisir de retirer des slides ^^ ma journée commence bien :p

Encore une petite question...

AU niveau de la slide 13 des cycles vapeur, il parle de contraintes technologiques du cycle de Rankine-Hirn...

Ca fait seulement allusion au fait qu'on ne pas augmenter p3 indéfiniment sinon ca risque d'exploser ou il y a autre chose?

Merci

Ce qu'il veut montrer, je crois, c'est que l'idéal c'est de pousser la température et la pression au maximum. Mais t'es bien sur soumis à des contraintes technologiques qui t'empêche d'exagérer, sous peine en effet d'explosion ou fonte (ou tout ce que tu vx!)

Moi j'ai un problème pour les turbines à vapeur. Je captes pas comment il peut dire que le travail fourni par la turbine, c'est égal à une variation d'enthalpie.

Il fait appel à quelles relations pour pouvoir dire ça?

Delta H = U + p dV

energie interne nulle... non?

ouais je viens de relire ce que je suis censé avoir mémorisé de hier... je suis trop con ^^

Merci

Oui mais attend, j'ai quand même un stress...

Les enthalpies, c'est pas censé être pour des pressions constantes?

pour les deux énoncés du second principe, ils se complètent;

celui de Kelvin dit " il est impossible pour un moteur thermique effectuant un processus cyclique de convertir intégralement en travail la chaleur qu'il absorbe" d'où un rendement inférieur a 100% dans un cycle à vapeur ..

et celui de Clausius, il se base sur le fait que la chaleur passe naturellement d'un corps chaud à un corps froid mais elle ne passe pas spontanément d'un corps froid à un corps chaud; son énoncé dit " il est impossible pour un système cyclique de faire passer la chaleur continuellement d'un réservoir thermique froid à un réservoir thermique chaud sans apport de travail ou autre effet sur le milieu environnant"
c'est effectivement le cas dans le cycle à vapeur, il faut un apport de travail --> compression de l'eau


donc les énoncés se complètent il me semble

(voir benson tome 1 pour les explications en détails )