SYNOPHYSIQUE
Dernière mise à jour : 31/05/2006
Ce travail a pour objectif de donner une vue large de la Physique ce qui justifie
ce néologisme pour titre.
Il représente plusieurs années d'enseignement auprès d'étudiants préparant le
CAPES de Sciences Physiques ou auprès de professeurs de l'enseignement secondaire
désirant obtenir l'agrégation.
Evidemment, il ne peut être qu'incomplet, inachevé, mais il est suffisamment
dense pour qu'il puisse servir dans l'état actuel ... d'autant que, grâce aux
échanges, suggestions des utilisateurs, rien n'interdit qu'il ne devienne autre
chose qu'un document personnel.
Mes collègues Jacques Charrier , Yves Cortial , Geneviève Tulloue , sur le serveur de la Faculté des
sciences de l'Université de Nantes, font un remarquable travail de divulgation
des connaissances.
Nous nous complétons et le lecteur trouvera, dans mon travail, des liens adaptés
au fur et à mesure de la présentation.
Le lecteur, qui se dirigerait dès à présent sur leurs sites respectifs, ne pourra
être déçu.
Votre lecture nécessitera l'emploi des logiciels CABRI et REGRESSI dont
vous pourrez télécharger des versions démos tout à fait suffisantes. Yves Cortial,
sur son site, donne des informations
complémentaires sur l'utilisation de CABRI.
THERMODYNAMIQUE (Deug MIAS et SM ; Habilitation : 2000)
Dernière mise à jour : 15/09/2003
Cet enseignement de Thermodynamique a eu lieu en Deug 2ème année,
- pour sa part principale (chapitres 1 à 5) au premier semestre (21 heures de
cours magistral, 21 heures de travaux dirigés et 15 heures de travaux pratiques),
- au second semestre (7,5 heures de cours magistral, 7,5 heures de travaux dirigés)
pour sa partie complémentaire (chapitres 6 et 7).
Le lecteur trouvera le cours, les textes des travaux dirigés, les problèmes
d'examen donnés durant l'habilitation et des tests d'apprentissage interactifs.
dans leur intégralité.
La partie principale est assez proche, dans l'esprit, de ce qui se fait en classes
préparatoires, Math Sup pour la partie thermodynamique, Math Spé
classes MP ou MPSI pour la partie transferts thermiques.
La partie complémentaire correspond à la détermination
des fonctions d'état (Programmes des Math Spé classes PC) et à
quelques notions sur les systèmes ouverts
THERMODYNAMIQUE (Cycle L ; Habilitation : 2004)
Dernière mise à jour : 01/06/2005
En Septembre 2004, l'Université de Nantes est passée à l'heure européenne
et a adopté le système de diplômes commun des pays de l'Union sur le
mode LMD (Licence - Master - Doctorat). Ceci a obligé a une refonte des
enseignements ou, au minimum, à une mise à jour des enseignements
existants.
Une Unité d'Enseignement Fondamentale (UEF) pour
les licences de Mécanique et Technologie, Physique et Chimie intitulée
"Thermodynamique classique" a été créée
au deuxième semestre de la première année de licence (L1)
sur la base de 56 heures d'enseignement.
Ces 56 heures se décomposent en 24 heures de cours magistral et 32 heures
d'enseignement dirigé comportant des scéances d'exercices et des
scéances pratiques d'expérimentation.
Il nous est apparu que les programmes de l'habilitation précédente
"calqués" sur l'enseignement en classes préparatoires
scientifiques n'étaient pas satisfaisants par la part prépondérante,
presque systématique, prise par le gaz parfait. Pour l'étudiant,
la matière se limite au seuls gaz traités dans la simplification
gaz parfait, toute notion de gaz réels, de matières liquide ou
solide, de changements de phases finissant par être escamotée pour
ne pas dire absente : ce bilan a été jugé appauvrissant,
dangereux et déformant pour la formation d'étudiants dont c'est
le premier contact sérieux avec la structure et les propriétés
de la matière.
Les objectif sont :
- la détermination des fonctions d'état des corps, voire l'établissement
des bases de données thermodynamiques,
- la corrélation entre échanges énergétiques et
évolutions de l'état d'un corps.
Au cours du cycle L, ce premier enseignement de Thermodynamique est complété par des enseignements plus spécifiques ayant un caractère fondamental (UEF) ou de choix (UEC) suivant la licence choisie qui peuvent portés sur la Thermochimie, la Mécanique des fluides, les transferts thermiques, les systèmes ouverts et machines thermiques, l'énergétique, ...
CONDUCTION
DE LA CHALEUR (cours de spécialité)
Dernière mise à jour : 01/03/2001
Ce cours de spécialité est le fruit de plusieurs années de recherche et d'enseignement
dans le domaine des transferts thermiques. Mon excellent collègue Bernard
FOURCHER en est le coauteur.
La résolution analytique des équations de Conduction de la Chaleur est envisagée,
sauf précision contraire, pour un milieu conductif unique, homogène et isotrope
avec des caractéristiques thermophysiques constantes.
Certains problèmes se ramènent à la résolution d’une équation différentielle
linéaire du second ordre, plus souvent il conviendra de traiter une équation
aux dérivées partielles avec au maximum trois variables d’espace et la
variable temps.
La technique de la séparation de variables avec développement
en séries de fonctions orthogonales est largement utilisée, elle conduit à la
recherche systématique de solutions à l’aide des fonctions de Green.
La recherche de solutions à l’aide de la transformée de
Laplace est souvent performante, elle fera l’objet d’un chapitre particulier.
Le lecteur disposera alors de deux méthodes pour la résolution
des équations de Conduction de la Chaleur.
Les cas de plusieurs milieux conductifs, d’un milieu non
homogène ou anisotrope, de caractéristiques thermophysiques variables seront
traités dans des chapitres particuliers.
Il est rare que les problèmes posées en recherche fondamentale
ou appliquée aient des solutions analytiques totalement satisfaisantes. Le chercheur
ou l'ingénieur dans le domaine des Sciences Physiques a recours, alors, aux
méthodes numériques et à des logiciels adaptés à une spécialité appelés codes
de calcul.
Une facilité dangereuse est d'utiliser ces codes comme des "boîtes noires",
- sans une bonne connaissance de la spécialité qui permet de faire une analyse
simplifiée servant de garde-fou pour les résultats recherchés,
- et/ou sans une bonne connaissance des méthodes numériques utilisées car, par
nature, le calcul numérique n'est pas exact et peut conduire à des résultats
qu'une personne avertie saurait, à priori, totalement incohérents.
C'est pourquoi, nous recommandons au lecteur dont les problèmes nécessitent
l'emploi de techniques numériques le site de Fethi ALOUI.
ELEMENTS
DE RAYONNEMENT THERMIQUE
Dernière mise à jour : 01/02/2006
Ce cours, donné en IUP 2ème année option Génie des procédés,
présente les lois de l'émission et de l'absorption du rayonnement par les corps
et, plus particulièrement, par le corps noir. Ces lois sont appliquée aux échanges
radiatifs entre surfaces grises ou noires, les milieux interstitiels étant transparents.
Avec la réforme du LMD, ce cours a été introduit en L dans
l' Unité d' Enseignement au Choix de transferts
thermiques orientés vers les énergies renouvelables
EXERCICES
DE TRANSFERTS THERMIQUES
Dernière mise à jour : 09/07/2008
Dans cette rubrique, le lecteur trouvera :