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Feb 2016
Vendredi 26 février
27 02 2016
• 10h-12h : Fin du chapitre Echi-1 : Corrosion
- Piles illustrant trois principes de corrosion : galvanique, gradients de concentration, aération différentielle (EVANS) (tracé qualitatif des courbes i(V) justifiant la corrosion)
- Thermodynamique de la corrosion : domaines de corrosion, d’immunité et de passivité (tracés E(pH) à C=10^-6mol/l)
- Cinétique : Intensité de corrosion et potentiel mixte. Droites de Tafel.
- Pratique : méthodes de protection : par interposition d’une barrière physique, par dépôt de métaux plus électropositifs (plus réducteurs) que l’acier protégé (galvanisation, électrozingage, anodes sacrificielles), par dépôt d’un métal moins électropositif (nickelage, chromage) avec risque de détérioration accélérée en cas d’éraflures ou de piqures et enfin, protection électrique (on fixe le potentiel dans la zone d’immunité ou dans une zone de passivité )
Corrigé complet en classe entière de l’exercice 1 du TDEchi-1 pour faire un rappel des notions de solubilité et de produit(s) de solubilité d’une espèce hydroxydée (cas du Cd(OH)2 ici). Rôle de la concentration totale en espèces
• 13h-17h : TP de deuxième série tournante : Optique et Redox (première séance)
- TP A2 : Mesures au Michelson : spectrométrie interférentielle
- obtention du spectre d’une lampe mercure par interférométrie au Michelson+FFT réalisée par le logiciel Caliens (avec référence LASER)
s’il reste du temps : mesure de l’épaisseur d’une lamelle de microscopie biologique par interférences en lumière blanche
-TP B2: Lambdamétrie à réseau
- Goniométrie de précision :
- évaluation du pas du réseau
- obtention précise des longueurs d’ondes inconnues
s’il reste du temps : - Etalonnage par spectre de référence étalé sur la barrette CALIENS : obtention approximative des longueurs d’onde d’une source inconnue
-TP C2: Courbes intensité-potentiel et dosages ampérométriques
- On s’intéresse àl’élément fer en partant d’une solution équimolaire de sulfates de Fer (II) et (III)
- On modifie le potentiel de l’électrode de travail avec un potentiostat et on vérifie que le pH ne varie pas pendant les tracés.
Des repères théoriques sont indispensables à l’étudiant a priori cette fois : une analyse théorique quantitative guidée permet de soutenir l’étudiant dans sa réflexion préalable au TP
- On profite de ces mesures d’intensité pour réaliser deux dosages ampérométriques.(à V fixé (montage à une électrode indicatrice) puis à ∆V fixé (montage à deux électrodes indicatrices))
Travaux en cours : Préparation du concours blanc
- Piles illustrant trois principes de corrosion : galvanique, gradients de concentration, aération différentielle (EVANS) (tracé qualitatif des courbes i(V) justifiant la corrosion)
- Thermodynamique de la corrosion : domaines de corrosion, d’immunité et de passivité (tracés E(pH) à C=10^-6mol/l)
- Cinétique : Intensité de corrosion et potentiel mixte. Droites de Tafel.
- Pratique : méthodes de protection : par interposition d’une barrière physique, par dépôt de métaux plus électropositifs (plus réducteurs) que l’acier protégé (galvanisation, électrozingage, anodes sacrificielles), par dépôt d’un métal moins électropositif (nickelage, chromage) avec risque de détérioration accélérée en cas d’éraflures ou de piqures et enfin, protection électrique (on fixe le potentiel dans la zone d’immunité ou dans une zone de passivité )
Corrigé complet en classe entière de l’exercice 1 du TDEchi-1 pour faire un rappel des notions de solubilité et de produit(s) de solubilité d’une espèce hydroxydée (cas du Cd(OH)2 ici). Rôle de la concentration totale en espèces
• 13h-17h : TP de deuxième série tournante : Optique et Redox (première séance)
- TP A2 : Mesures au Michelson : spectrométrie interférentielle
- obtention du spectre d’une lampe mercure par interférométrie au Michelson+FFT réalisée par le logiciel Caliens (avec référence LASER)
s’il reste du temps : mesure de l’épaisseur d’une lamelle de microscopie biologique par interférences en lumière blanche
-TP B2: Lambdamétrie à réseau
- Goniométrie de précision :
- évaluation du pas du réseau
- obtention précise des longueurs d’ondes inconnues
s’il reste du temps : - Etalonnage par spectre de référence étalé sur la barrette CALIENS : obtention approximative des longueurs d’onde d’une source inconnue
-TP C2: Courbes intensité-potentiel et dosages ampérométriques
- On s’intéresse àl’élément fer en partant d’une solution équimolaire de sulfates de Fer (II) et (III)
- On modifie le potentiel de l’électrode de travail avec un potentiostat et on vérifie que le pH ne varie pas pendant les tracés.
Des repères théoriques sont indispensables à l’étudiant a priori cette fois : une analyse théorique quantitative guidée permet de soutenir l’étudiant dans sa réflexion préalable au TP
- On profite de ces mesures d’intensité pour réaliser deux dosages ampérométriques.(à V fixé (montage à une électrode indicatrice) puis à ∆V fixé (montage à deux électrodes indicatrices))
Travaux en cours : Préparation du concours blanc
Mercredi 24 février
25 02 2016
- 10h-12h (séance supplémentaire)
Fin du corrigé de l’interro 9 :
- Boucles redox, réactions consommatrices de courant faisant baisser le rendement faradique
- Intérêts du Lithium dans les accumulateurs
- Rôle des résistances lors de la décharge d’une pile ou sur un électrolyseur (méthode graphique repérant le point de fonctionnement)
- Synthèse des différents types de piles (rechargeables ou non) dans des tableaux
- Type de pile rechargeable du commerce et caractéristiques
- Facteurs de viellissement des batteries Lithium-ion dans les VE ou VH
Suite du chapitre Echi1 :
- intensités limites de saturation dues à la diffusion limite du réactif électroactif
- Mur de l’eau en solution aqueuse : espèces électroactives et non-électroactives
- Attaque des métaux en solution acide ou aérée : consommation du métal le plus électropositif lorsqu’il est au contact avec un moins électropositif. Analyse par le positionnement latéral relatif des 1/2 courbes intensité-potentiel
- Piles illustrant trois situations type de corrosion
- 13h-17h (deux groupes de TD )
Corrigés d’exercices du TD Tchi1
Parenthèse sur les potentiels standard à pH=0 et les potentiels standard à pH=14
exercice 7 : Trois études de positionnement relatif de courbes intensité-potentiel
Influence du pH et surtensions de la réduction cathodique de l’eau
Batterie au plomb
Effet d’une complexation sur l’attaque du cuivre
exercice 3 : Pile de concentration - E/pH - Oxydations du mercure
détermination d’une entité par mesure de fem
Calcul d’un potentiel inconnu
Dismutation
Représentation d’un E-pH du mercure
exercice 8 : Vitesse de corrosion
Détermination d’une intensité de corrosion (court-circuit) et du coût de protection en matériau dissout par jour
exercice 9 : Rôle de l’électrolyte sur les réductions envisageables
Détermination des 1/2 réactions aux électrodes suivant les électrolytes
(la passivation n’a pas encore été vue en cours)
exercice 1 : solubilité du cadmium en solution aqueuse et diagramme E-pH
pS(pH)
Pas de travail supplémentaire : la fin de préparation au concours blanc suffit
Lundi 22 février
23 02 2016
• 8h-8h50 : Interrogation N°9
Analyse de documents scientifiques
Quelques questions fondamentales sur les courbes intensité-potentiel précèdent des questions de compréhension et de prélèvement d’informations à partir des deux documents distribués avant les congés sur les électrolyseurs et les piles et accumulateurs rechargeables
- Document 1
- Document 2
• 8h50-10h : Correction en classe de l’interro 9
On rappelle les positionnements relatifs des demi-courbes intensité-potentiel dans le cas d’une électrolyse et dans le cas d’une pile.
- prise en compte de la chute de potentiel dans les parties résistives
- notion de rendement faradique et rendement énergétique
- potentiel mixte (de court-circuit ou de corrosion)
- modes des transport des expèces électroactives dans l’électrolyte support
- limite de diffusion au voisinage d’un électrode: étape « physique » cinétiquement limitante induisant une saturation en intensité proportionnelle à la concentration en solution
- Bilans ioniques au voisinages des électrodes
- Perte de rendement faradique par des boucles redox (« navette électrochimique » ) ou des phénomènes d’auto-décharge par des réactions consommatrices de courant avec l’eau
- Intérêt d’une forte fem (piles Lithium)
Le corrigé sera poursuivi mercredi matin.
Distribution du corrigé du DV2 et d’une feuille sur les piles illustrant les modes principaux de corrosion.
• 13h-15h : TIPE
Travaux en cours : Deux exercices au choix parmi les 1,2,3,6 du TD chi1 et un exercice au choix parmi les 7,8,9 du TD chi1 doivent avoirêtre préparés pour mercredi 24 février. Les cahiers de TP sont également relevés ce mercredi 24.
Analyse de documents scientifiques
Quelques questions fondamentales sur les courbes intensité-potentiel précèdent des questions de compréhension et de prélèvement d’informations à partir des deux documents distribués avant les congés sur les électrolyseurs et les piles et accumulateurs rechargeables
- Document 1
- Document 2
• 8h50-10h : Correction en classe de l’interro 9
On rappelle les positionnements relatifs des demi-courbes intensité-potentiel dans le cas d’une électrolyse et dans le cas d’une pile.
- prise en compte de la chute de potentiel dans les parties résistives
- notion de rendement faradique et rendement énergétique
- potentiel mixte (de court-circuit ou de corrosion)
- modes des transport des expèces électroactives dans l’électrolyte support
- limite de diffusion au voisinage d’un électrode: étape « physique » cinétiquement limitante induisant une saturation en intensité proportionnelle à la concentration en solution
- Bilans ioniques au voisinages des électrodes
- Perte de rendement faradique par des boucles redox (« navette électrochimique » ) ou des phénomènes d’auto-décharge par des réactions consommatrices de courant avec l’eau
- Intérêt d’une forte fem (piles Lithium)
Le corrigé sera poursuivi mercredi matin.
Distribution du corrigé du DV2 et d’une feuille sur les piles illustrant les modes principaux de corrosion.
• 13h-15h : TIPE
Travaux en cours : Deux exercices au choix parmi les 1,2,3,6 du TD chi1 et un exercice au choix parmi les 7,8,9 du TD chi1 doivent avoirêtre préparés pour mercredi 24 février. Les cahiers de TP sont également relevés ce mercredi 24.
Vendredi 5 février
06 02 2016
• 10h-12h : Chapitre Echi-1 (suite)
- Mesures électriques de grandeurs thermodynamiques d’une réaction spontanée redox
- Diagrammes E-pH (ou Pourbaix) : conventions de tracé des frontières et utilisation de Nernst, domaines de prédominance, d’existence, de pression de gaz inférieure à Patm, pente des segments frontière
- cas du fer
- cas du zinc
- cas du cuivre (dismutation du Cu+(aq))
- Règle du gamma
- cas des couples de l’eau (zone de stabilité thermodynamique)
• 13h-17h (2*2h) : Chapitre Echi1 (suite) : Approche cinétique
- relation de proportionnalité vitesse-courant
- surtensions à l’électrolyse de l’eau
- Relevé de courbes intensité potentiel : montage à trois électrodes, électrode de référence au calomel, surtensions anodiques et cathodiques (rôle important de la nature de l’électrode), systèmes rapides et systèmes lents.
- Superposition de courbes intensité-potentiel des couples redox présents : repérages des potentiels redox, ajout des surtensions, repérage des densités de courant égales et opposées, des tensions de fonctionnement pour :
a- l’électrolyse
b- le générateur électrochimique
Travaux en cours : Révisions pour le concours blanc. Interro de type approche documentaire sur les piles et électrolyseurs le lundi de la rentrée. DV thermodynamique (procédé claude de liquéfaction de l’Helium) à rendre le lundi de la rentrée. Exercices du TD Echi1 sur les diagrammes E-pH et l’étude thermodynamique de réactions d’oxydo-réduction (exos 1 à 6)
- Mesures électriques de grandeurs thermodynamiques d’une réaction spontanée redox
- Diagrammes E-pH (ou Pourbaix) : conventions de tracé des frontières et utilisation de Nernst, domaines de prédominance, d’existence, de pression de gaz inférieure à Patm, pente des segments frontière
- cas du fer
- cas du zinc
- cas du cuivre (dismutation du Cu+(aq))
- Règle du gamma
- cas des couples de l’eau (zone de stabilité thermodynamique)
• 13h-17h (2*2h) : Chapitre Echi1 (suite) : Approche cinétique
- relation de proportionnalité vitesse-courant
- surtensions à l’électrolyse de l’eau
- Relevé de courbes intensité potentiel : montage à trois électrodes, électrode de référence au calomel, surtensions anodiques et cathodiques (rôle important de la nature de l’électrode), systèmes rapides et systèmes lents.
- Superposition de courbes intensité-potentiel des couples redox présents : repérages des potentiels redox, ajout des surtensions, repérage des densités de courant égales et opposées, des tensions de fonctionnement pour :
a- l’électrolyse
b- le générateur électrochimique
Travaux en cours : Révisions pour le concours blanc. Interro de type approche documentaire sur les piles et électrolyseurs le lundi de la rentrée. DV thermodynamique (procédé claude de liquéfaction de l’Helium) à rendre le lundi de la rentrée. Exercices du TD Echi1 sur les diagrammes E-pH et l’étude thermodynamique de réactions d’oxydo-réduction (exos 1 à 6)
Mercredi 3 février
04 02 2016
- 13h-17h (deux groupes de TD )
Corrigés d’exercices du TD Tphy2
exercice 4 : Rankine
Ordre de grandeur des travaux de compression (liq-liq) et (GP-GP)
travail utile et efficacité d’un moteur de Rankine
Comparaison à un moteur de CARNOT
exercice 5 : Installation à soutirage
Soutirage pour réchauffeur interne
Représentation des cycles
Détermination de la proportion soutirée par bilan enthalpique sur le réchauffeur
Détermination de la fraction massique de vapeur dans le prélèvement soutiré.
Comparaison de rendements avec ou sans soutirage
exercice 6 : Frigo à gaz
Détermination du rapport de compression par le pincement et les lois de Laplace en compression et en détente du GP
Relation entre débits massiques par le bilan enthalpique sur l’échangeur interne
COP frigorifique
exercice 7 : Turboréacteur à post combustion
Puissance de compression fournie intégralement par la détente dans la turbine (seuls sur l’arbre moteur)
à finir : Consommation de carburant
Bilan dans la tuyère : vitesse de sortie des gaz
Poussée
cycle à post-combustion
Distribution de documents en vue d’une analyse documentaire :
- Cellules électrolytiques (« actualité chimique » et BUP)
- Electrolyseurs, piles et accumulateurs ( « Techniques de l’ingénieur » )
L’interro analyse doc sur l’électrochimie aura lieu le lundi matin de la rentrée des congés de février (22 février) et elle portera également sur le complément de cours sur la corrosion.
lundi 1 février
02 02 2016
• 8h-8h20 : Présentation du moteur de Stirling
Le groupe de TIPE présente un petit diaporama sur ce moteur qui est à la base de leur TIPE sur la cogénération
• 8h20-9h : Le DS4 est rendu aux étudiants : commentaires oraux sur les écueils fréquents, les insuffisances de rédaction ou d’analyse scientifique.
• 9h-10h : Début du chapitre Echi1
On présente la notion d’équilibre désormais relatif à l ‘échange entre puissance électrique et puissance chimique entre un système chimique à deux compartiments (et électrodes) et un opérateur électrique extérieur.
Relation entre ∆rG chimique et ∆E équilibrant le système avec l’opérateur électrique
On démontre l’équation de NERNST vue en PTSI
• 13h-15h : TIPE (déplacé ce jour)
Travaux en cours : Les exercices 4,5,6 et 7 du TD Tphy2 doivent être préparés pour mercredi 3 février.
Le groupe de TIPE présente un petit diaporama sur ce moteur qui est à la base de leur TIPE sur la cogénération
• 8h20-9h : Le DS4 est rendu aux étudiants : commentaires oraux sur les écueils fréquents, les insuffisances de rédaction ou d’analyse scientifique.
• 9h-10h : Début du chapitre Echi1
On présente la notion d’équilibre désormais relatif à l ‘échange entre puissance électrique et puissance chimique entre un système chimique à deux compartiments (et électrodes) et un opérateur électrique extérieur.
Relation entre ∆rG chimique et ∆E équilibrant le système avec l’opérateur électrique
On démontre l’équation de NERNST vue en PTSI
• 13h-15h : TIPE (déplacé ce jour)
Travaux en cours : Les exercices 4,5,6 et 7 du TD Tphy2 doivent être préparés pour mercredi 3 février.
Physique PT