cahier de texte de la classe de tsi 2
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Cahier de texte de la classe de TSI 2
Semaine 1 : du 02/09 au 06/09
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 0 : Rappels du vocabulaire de la thermodynamique
Problématique : Pourquoi la thermodynamique donne-t-elle une description plus complète que la mécanique ?
Il s’agit de faire un rappel important du vocabulaire de la thermodynamique déjà traité en 1e année. Ce chapitre était à travailler pour la rentrée
Extrait du référentiel de 1e année :
Définir un système
Définir si un système est ouvert, fermé isolé
Utiliser le vocabulaire usuel : transformation isochore, monotherme, isotherme, monobare, isobare
Chapitre 1 : Description thermodynamique des systèmes
Problématique : Comment prévoir qualitativement la réversibilité d’une transformation thermodynamique ?
Outils mathématique présenté : différentielle d’une fonction et de dérivée partielle
Il s’agit encore de revenir sur les bases de première année et d’approfondir la modélisation des systèmes en transformations. Ce chapitre reprend les modèles importants des gaz parfaits et des phases condensées idéales et justifie la validité et les limites de ces modèles (qui seront largement utilisés par la suite). Une fois les sources d’irréversibilités identifiées l’étudiant pourra mieux appréhender le second principe et la dégradation de l’énergie occasionnées par cette transformations
Extrait référentiel de 1e année :
Comparer le comportement d’un gaz réel et d’un gaz parfait sur un diagramme de Clapeyron et d’Amagat
Utiliser l’équation d’état d’un GP
Extrait du référentiel de 2e année
Découper une transformation finie en une succession de transformations élémentaires
Connaître l’expression d’une différentielle en fonction de ses dérivées partielles
Lundi :
I-Description de systèmes thermoélastiques :
+ document présentant la notion de dérivée partielle et de grandeur différentielle
Evaluation diagnostique avec socrative (calcul différentiel)
Mardi :
II-Equilibre d’un système thermodynamique :
III-Transformations thermodynamiques :
Mercredi : Exercice 2
Exercice 1_TD1 (sauf C)
Exercice 2_TD1
Préparer l’exercice 1 (A et B)
Jeudi : Chapitre 2 :
I-Energie interne :
Travailler le devoir de cours pour mardi
Semaine 2 : du 10/09 au 14/09
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 2 : Thermodynamique différentielle des systèmes fermés
Problématique : Comment premier et second principe se distinguent-t-ils ?
Outils mathématique présenté : Forme différentielle et différentielle totale exacte.
Premier et second principe sont donc formulés de manière différentielle. Les documents de cours permettent de revenir sur les notions de rendement et d’efficacité des machines cycliques dithermes. Ce chapitre introduit le second principe comme un principe permettant de mesurer quantitativement l’irréversibilité d’une transformation et donc la dégradation de l’énergie. Il rejoint les critères qualitatifs évoqués au chapitre précédent
Extrait du référentiel de 1 année :
Extrait du référentiel de 2e année
Lundi :
Documents de cours
DM1 à rendre dans 15 jours
Mardi :
Journée d’intégration
Mercredi :
II-1e principe
III-Enthalpie
Vidéo « classe inversée » ; de quoi l’entropie est-elle le nom ?
Jeudi
Chapitre 2 : documents supports (2nd principe et machine thermodynamique)
IV-Entropie
DM
Devoir de cours
Semaine 3 : du 18/09 au 22/09
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 3 : Thermodynamique des systèmes ouverts en régime stationnaire
Problématique :
Peut-on convertir de l’énergie interne en énergie cinétique macroscopique ?
Ce chapitre permet d’effectuer le premier bilan en régime d’écoulement stationnaire de l’année. Ce bilan est global et permet d’introduire le premier principe des systèmes ouverts. Ce chapitre est central car il sera le point de départ du chapitre 7 de mécanique des fluides.
Ce cours permet, avec les TP, de présenter des applications industrielles des concepts précédemment introduits (modèles des fluides et des transformations)
Rq : toutes ces notions seront réinvesties et approfondies au prochain chapitre
Lundi :
Exercice 2 TD2
Mardi :
Chapitre 3 :
I-Débit massique
II-Bilan massique
III-Bilan d’énergie
Mercredi :
ABSENT
Jeudi :
II-Bilan d’énergoe
III-Bilan d’entropie
Corrigé devoir de cours
Devoir de cours
Dernière activité du TD2
Semaine 4 : du 24/09 au 28/09
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 4 : Thermochimie
Problématique :
Est-il possible de vaporiser à basse température et de condenser à haute température ?
Ce chapitre permet, dans la continuité du chapitre 3, de traiter les dispositifs industriels pour lesquels des transformations physico-chimiques se déroulent.
Lundi :
Exercice 3 et 4
Mardi :
Exercice 1
Mercredi :
Exercice 1 et 2 + corrigé du devoir de cours
Jeudi :
Exercice 2 et 3
Chapitre 4 (début)
I-Intérêt de l’enthalpie en chimie :
Devoir de cours
Semaine 5 : du 30/14 au 04/10
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 5 : Statiques des fluides
Problématique : Si représente une force de 10 tonnes sur un mètre carré, pourquoi sommes-nous pas écrasés par cette force ?
Outils mathématiques : Présentation de l’opérateur gradient ; présentation des différents systèmes de repérages, élément de longueur de surface et de volume
L’échelle mésoscopique est présentée. La relation de la statique de fluide permet de présenter des applications concrètes barrage, densimètre, château d’eau…)
Lundi :
II-Enthalpie de réaction :
III-Enthalpie (molaire) standard de formation ∆ :
Activité 1
Vidéo sur le repérage
Mardi :
IV changement d ‘état
Exercice 4 (début)
Mercredi :
Exercice 4 TD4 en Atelier (suite)
Jeudi :
Notion d’opérateur gradient et systèmes de repérage
Devoir de cours
Semaine 6 : du 7/10 au 11/10
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 6 : fluide en écoulement stationnaire dans une conduite
Problématique : Comment peut-on augmenter la vitesse d’un écoulement sans machine ?
Outils mathématiques : opérateur divergent (théorème d’Ostrogorski)
Ce chapitre est déterminant pour comprendre la notion de flux et de circulation d’un champ de vecteur. Un nouveau bilan est présenté : bilan de masse.
Lundi :
I-Pression d’un fluide et dans un fluide au repos
Notion d’opérateur gradient et systèmes de repérage
II-Relation de la statique des fluides en référentiel R Galiléen
Mardi :
Exercice 1,2,3
Exercice 2 à préparer
Mercredi :
TD5 : exercice 4 et 6
Jeudi :
Document support du chapitre 6
Devoir de cours
Semaine 7 : du 14/10 au 18/10
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre1 : Révision de 1e année
Lundi :
I-Vocabulaire
II-Débits
Exercice 2
Mardi :
II-Débits
III-Equation de conservation
Exercice 4
Mercredi :
Exercice 4,5,6
jeudi :
Révision chimie 1e année
Devoir de cours et DM
Exercice 7 et 8
Semaine 8 : du 12/11 au 16/11
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 7 : Du 1e principe au théorème de Bernoulli
Problématique : Comment Zidane a-t-il marqué contre les anglais à l’euro 2004 ?
Ce chapitre reprend la formulation du 1e principe des systèmes en écoulement et précise les hypothèses supplémentaires « amenant » aux relations de Bernoulli.
Lundi :
Fin TD chimie structurale
Mardi :
Chapitre 7
I-Fluide réel
II-Théorème de Bernoulli
III-Ecoulement stationnaire d’un fluide réel incompressible
Exo1
Mercredi :
Exo 1(fin),2
Finir exo 1
Jeudi :Exo 2(fin), exo4,exo6 Exo6 à finir) + Devoir de cours
Semaine 9 : du 11/11 au 15/11
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 8 : Conduction thermique
Problématique : Comment évacuer efficacement la chaleur ?
Ce chapitre permet de revenir sur un nouveau bilan : bilan enthalpique. Le régime stationnaire permettra d’effectuer des analogies avec les résistances hydrauliques et électriques.
Lundi :
Férié
Mardi :
Chapitre 8
I-Flux thermique
II-Bilan enthalpique
Mercredi :
III- Loi de Fourier
Exo2
Fin exo 2
Jeudi :
IV- Equation de la chaleur
Exo 5
devoir de cours et DM
Fin exo5
Semaine 10 : du 18/11 au 22/11
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 1 : charge électrique-champ électrostatique
Problématique : pourquoi « entendons-nous » l’électricité ?
Ce chapitre commence par une présentation historique et expérimentale des phénomènes électriques.
L’accent est mis sur la distinction entre distribution et charge d’essai. Le champ électrostatique est défini à partir de la force électrostatique. Principe de superposition et de Curie sont, avec la loi de Coulomb, les éléments importants de ce cours.
Lundi :
Activité 7
Mardi :
Chapitre 1 : électrostatique
A) Propriétés de la charge : B) Force électrostatique et champ
électrostatique
Mercredi :
Corrigé devoir cours
C)Cas où la distribution D est une charge ponctuelle
D)Généralisation de loi de Coulomb
Vidéo péda inversée sur les symétries
Jeudi :
Fin - Chapitre 1 : électrostatique
E)Propriétés de symétrie
Exercice 2
Devoir de cours
Exo 3 à reprendre personnellement (utilisez les vidéos) !
Semaine 11 : du 25/11 au 29/11
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 2 : Potentiel électrostatique et énergie potentielle électrostatique
Problématique : Qu’est-ce qu’une tension ?
La fonction potentielle électrostatique est présentée à l’aide de l’énergie potentielle.
Ce chapitre permet donc de revenir sur l’interprétation de l’énergie potentielle.
Champ et potentiel sont des grandeurs intrinsèques à la distribution qui rayonne, force et énergie potentielle sont propres à la charge d’essai qui subit l’action de ce rayonnement.
L’analyse vectorielle déjà présentée, ce chapitre permet de revenir que les notions de circulation et d’opérateur rotationnel
L’étudiant calcule, simule et vérifie expérimentalement les propriétés topographiques des lignes de champ électrostatique et équipotentielles dans une cuve rhéographique.
Outils mathématiques : opérateur rotationnel (théorème de Stokes)
Lundi :TD 1 : exercice 3 et 4 Vidéo à regarder sur la notion de force conservative : classe inversée
Mardi :
Chapitre 2
A-Force, énergie potentielle et potentiel électrostatiques :
B-Potentiel électrostatique d’une distribution quelconque :
Vidéo à regarder sur la notion de circulation : classe inversée
Mercredi :TD 2 : exo1
Jeudi :
C-Circulation du champ électrostatique
Exo 1 fin, devoir de cours et DM
Semaine 12 : du 2/12 au 6/12
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 3 : Théorème de Gauss et condensateur
Problématique : comment expliquer l’effet Faraday et l’effet de pointe ?
Cette nouvelle méthode de détermination du champ électrostatique s’accompagne d’un TD apportant de nombreuses applications industrielles. Une présentation des signaux vidéos (obtention, traitement, conversion puis projection à l’aide d’un vidéo-projecteur) est faite aux étudiants.
Condensateur (et détermination de la capacité) sont aussi largement abordés.
Lundi :
Exercice 3 et 4 TD2
Mardi :
Chapitre 3
I-Théorème de Gauss
Exo 1 suite TD
Vidéo classe inversée sur le théorème de Gauss
Mercredi :
Exercice 1 TD3 (suite) et exo2
Jeudi :
II-Conducteur, condensateur et capacité (suite)
Devoir de cours
Semaine 14 : du 9/12 au 13/12
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 4 : le régime magnéto-stationnaire
Problématique : le champ magnétostatique est-il découplé du champ électrostatique ?
Ce chapitre postule les équations locales. L’observation des cartes de lignes de champ permet d’apprécier la pertinence de ces lois. Les connaissances en analyse vectorielle (acquises en mécanique des fluides) permettent de présenter les propriétés de symétrie du champ magnétostatique.
Enfin, le chapitre revient sur la force magnétique de Laplace.
Lundi :TD 3 exo 4 et 5
Mardi :Chapitre 4 :I- Distributions de courants :
Mercredi : Chapitre 4
Exo1 et 2 TD4
Vidéo péda inversée sur les moteurs
Jeudi :Chapitre 4
II-Champ magnétique et force de Laplace+ Exo6
Devoir de cours, DM
Semaine 14 : du 23/12 au 27/12
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 2 de chimie : Révision de 1e année et lois de déplacement d’équilibre
Lundi : Exo 6
Mardi : Chapitre 2 chimie
Mercredi :
(matin + apm) Chapitre 2 chimie : exo 5,6,7,8,9,10
Jeudi : Chapitre 2-chimie : exo 1,2,3,4,5,6,7,8,9 devoir de cours+activité 7 du chapitre 4 d’EM
Semaine 15 : du 6/01 au 10/01
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 5 : Les équations de l’EM
Problématique :
Pourquoi parle-t-on de champs électromagnétiques alors que nous avons distingué les champs magnétostatique et électrostatique ?
Ce chapitre permet, pour la 4e fois, d’établir le bilan d’une grandeur physique : l’énergie électromagnétique. En lien avec le régime stationnaire et les connaissances de 1e année, les équations de Maxwell sont écrites dans le cas général.
Le Td permet d’approfondir les bilans d’énergies des composants électriques et les phénomènes d’induction.
La méthode des différence finies est utilisée pour résoudre le problème de Laplace dans le cas de limites imposées par un condensateur plan.
Lundi :
TD ELM : Exercice 7TD4
TD chimie : Exo 10
Mardi :
Chapitre 5 :
I-L’équation de conservation de la charge (site)II-II-Equations Maxwell dans l’approximation des régimes quasi-stationnaires et dans les circuits conducteurs fermés
Regarder les vidéos de cours 1,2,3,4,5,6
Devoir de cours
Mercredi :
TD chimie : exo 12, 16
Jeudi : TD5 : exo 2 et 3 DM, devoir de cours
Semaine 15 : du 13/01 au 17/01
Objectifs pédagogiques Extraits du référentiel et travail personnel à faire
Chapitre 5 : Les équations de l’EM
Problématique :
Pourquoi parle-t-on de champs électromagnétiques alors que nous avons distingué les champs magnétostatique et électrostatique ?
Ce chapitre permet, pour la 4e fois, d’établir le bilan d’une grandeur physique : l’énergie électromagnétique. En lien avec le régime stationnaire et les connaissances de 1e année, les équations de Maxwell sont écrites dans le cas général.
Le Td permet d’approfondir les bilans d’énergies des composants électriques et les phénomènes d’induction.
La méthode des différence finies est utilisée pour résoudre le problème de Laplace dans le cas de limites imposées par un condensateur plan.
Lundi :
Exo 3,5
Mardi :
Chapitre 5 :
Fin chapitre 5 : bilan énergétique
Regarder les vidéos de cours 7,8,9
Devoir de cours
Mercredi :
Exo 6
Jeudi : TD5 : exo 7 et 9 DM, devoir de cours