13h-14h :

DS 5 :

Distribution des copies corrigées et commentaires sur :
- la rigueur rédactionnelle minimale exigée (pas de packages d’hypothèses du modèle ! de la rédaction démonstrative !)
- une lecture beaucoup plus rigoureuse de l’énoncé (aides numériques, lieu des pertes de charges evaluées)
- le sens commun ! (méca flu)

Les étudiants doivent se regrouper en 9 groupes de travail pour produire (au format numérique) une rédaction d’un des trois exercices A,B,C du DS5. Elles seront jugées en classe puis publiées sur le site du prof. L’objectif étant qu’ils échangent entre eux à ce sujet par une critique croisée.

14h-15h :

Chapitre Echi 1 (fin) : La corrosion humide

Définitions des domaines de corrosion, passivité et immunité sur un diagramme E-pH tracé conventionnellement à C0=10-6 M
Superposition pour trois métaux (Fe-Cu-Al) avec le diagramme de l’eau et interprétation
Cas particulier de l’attaque des métaux dans les milieux très acides : faible réaction pour le Fer seul ou le zinc seul (courbes intensité-potentiel données)
Attaque inenvisageable du cuivre (trop électronégatif au sens redox) mais corrosion (légère) possible dans une eau aérée et attaque très importante en milieu ammoniacal (pour cause de complexation)
Piles illustrant des phénomènes de corrosion :
- La pile de corrosion « galvanique » : présence de deux métaux au contact électrique : le métal le moins réducteur accélère parfois la corrosion du plus réducteur par l’effet de surtensions cathodiques. (Fe/Cu et Fe/Zn étudiés)
- Les piles de corrosion différentielle : pile de concentration et pile d’Evans (rôle des gradients de concentration d’espèce solutée au voisinage d’un métal seul : cation soluté ou dioxygène dissous (EVANS))
- Repérage d’un potentiel commun de corrosion et de l’intensité de court-circuit associée pour évaluer la vitesse de la réaction chimique globale spontanée.

Travaux en cours :
Re-rédaction en groupes du DS5
Exercice sur la corrosion : crevasse à la jonction cuivre-aluminium + protection par passivation de l’aluminium en alumine
Lecture de l’approche documentaire sur les électrolyses et les accumulateurs : répondre à toutes les questions de l’interro 9 sur ces documents.
(ce travail sera ramassé vendredi après-midi)

15h-17h : TIPE 2.017

Finalisation des travaux expérimenatux et rédaction des MCOT

10h-12h : Chapitre Echi1 : courbes intensité-potentiel i(V)

L’intensité i image directe de la vitesse de réaction (démo de la formule)
Constatation de surtensions sur l’exemple de l’électrolyse d’une solution d’acide sulfurique
Choix arbitraire d’une densité de courant seuil pour définir une surtension
Montage de tracé d’une caractéristique i(V) d’électrode : le montage à trois électrodes (Travail, Référence et Auxiliaire (ou contre-électrode))
Systèmes rapides et systèmes lents
Sur-« potentiels » anodique et cathodique : exemples de H+/H2 sur différentes surfaces métalliques et de O2/H2O
Somme positive des sur-potentiels : surtension (attention donc à l’appellation inadéquate des surtensions anodiques et cathodiques qui pourtant est consacrée par l’usage)
Repérages des intensités anodique et cathodiques qui doivent être égales et opposées.
Fonctionnement en pile (générateur électrique par conversion chimico-électrique) : positionnement relative des demi-courbes i(V), zone de potentiel commun, force électromotrice, potentiel et intensité de court-circuit…
Fonctionnement en électrolyse ou accumulateur (conversion électro-chimique) : positionnement relatif des demi-courbes, force contre électromotrice...
Rôle des résistances du circuit fermé.
Attention aux notations : distinguer le potentiel électrochimique E (dans la situation chimique) et le potentiel électrique « seuil  »V(i=0) qui sont séparés par une « surtension » éventuelle (cathodique ou anodique)
Les transferts de particules solutées dans la solution ou le compartiment : convection, migration et diffusion.
Limite de diffusion due à la couche de Nernst à gradient de concentration

13h-17h : Chapitre Echi1 + exercices d’application directe

Intensité de saturation : palier horizontal d’intensité échangée constante et proportionnelle à la concentration moyenne de l’entité soluté réagissante en solution.
Possibilité d’avoir plusieurs oxydations (ou réductions) sur la même électrode pouvant être limitées en vitesse par une saturation limite de diffusion.
Le mur de l’eau : espèces électroactives ou « non-électroactives » dans une solution aqueuse (domaine fonction du pH et des surtensions des couples de l’eau sur les électrodes choisies)

Exercices corrigés en demi-classe :
7.1 : Attention au rôle du pH quand on relève des surtensions
7.2 : Fonctionnement renversable (et non réversible !!) d’une batterie Gaston Planté (au plomb) : bilan chimique, fem, risque de production de dihydrogène
7.3 : Cuivre faiblement attaqué par une solution aqueuse aérée et acidifiée. Ajout d’ammoniaque, complexation, accélération notable de la consommation (corrosion) du cuivre métal. Justification quantitative. (Calcul de potentiel standard du couple à l’état de complexe ammoniacal à partir du potentiel standard du couple Cu2+/Cu et de la constante globale de l’équilibre de complexation)

Travaux en cours :

Révisions pour les écrits de concours
Finalisation des compte-rendus du cahier de TP
Avancement crucial du TIPE : finalisation du travail expérimental, rédaction du MCOT

8h-10h : DS 5 : Méca flu et Machines thermiques

- Exercice A : Rétrécissement d’un canal. Tube de Pitot. Bernoulli.
- Exercice B : Ecoulement gravitaire d’un réservoir à un autre puis pompe de relèvement. Choix en termes de point de fonctionnement et efficacité
- Exercice C : Production de froid à partir d’énergie solaire : double circuit à condensation commune

Le corrigé du DS5 est distribué en fin de composition.

13h-17h : TD phy2 : dernière séance sur les machines thermiques

- Exercice 7 : Turboréacteur avec ou sans post-combustion (mono-corps et mono-flux)
Utilisation de la loi de Laplace et du Bilan enthalpique en régime permanent

- Exercice 6 : Problème de Centrale nucléaire partant d’un Rankine avec ou sans surchauffe puis avec de multiples soutirages
On profite du second exercice pour rappeler la démonstration de première année sur l’interprétation de l’aire du cycle en diagramme T,s et de son sens de parcours (horaire ou trigo)

Travaux en cours :
Revoir son cours de sup sur l’oxydo-réduction : diagrammes E-pH

13h-15h :

Chapitre Echi 1

Déséquilibre relatif entre un système chimique et un opérateur électrique extérieur (description de situations types)
Relation entre la diminution d’enthalpie libre du système chimique et l’énergie électrique échangée avec l’opérateur : démonstration de ∆rG=-n.F.∆E
Démonstration de l ‘équation de Nernst : relation entre potentiel de demi-pile (demi équation redox) et potentiel standard
Obtention expérimentale de ∆rG,∆rH et ∆rS par des mesures d’évolution du ∆E avec la température
Diagramme potentiel-pH : révisions
Notion de E de la solution (et non d’un couple) comme le pH
E exprimé grâce à Nernst sur un couple dont les deux espèces sont présentes en solution
Frontières Elim(pH ?) entre domaines : tantôt prédominance (espèces solutés) tantôt existence (équilibres hétérogènes envisagés avec une phase solide) tantôt en comparant des activités dans des phases différentes (gaz sous 1 bar pour les limites de l’eau avec H2 et O2)
Rôle de la concentration de tracé des limites
Utilisation de superposition de diagrammes E-pH : cas de l’eau
Retour sur les couples dans lesquels l’eau est soit oxydant soit réducteur : attention à l’écriture en milieu basique ! les valeurs de potentiels standard de référence sont données généralement à pH=0
Signalement d’une élargissement de la zone de stabilité thermodynamique de l’eau par des zones d’immunité cinétique : première approche des surtensions liées à la cinétique ultra lente d’une réaction « spontanée » au sens de la thermodynamique.

Travaux en cours :
Préparation au DS5 : révisions de la méca flu et des machines thermiques (à vapeur)
Chercher les derniers exercices de thermo : centrale nucléaire et turboréacteur à post combustion

15h-17h : TIPE 2.017

Poursuite des travaux expérimentaux (modifications, rassemblement des éléments du système, mesures)

10h-12h : TD Machines thermiques

Corrigé des exercices 1 et 4 : Climatiseur et refroidissement de l’eau du circuit primaire d’une centrale nucléaire

13h-17h : TD Machines thermiques

Exercice 5 : Centrale géothermique

Travaux en cours :

Révisions de l’oxydo-réduction de sup : Nernst, E-pH
Chercher les exercices 6 et 7 (centrale et turbo réacteur) pour mercredi 7 février

Le corrigé du DM6 est distribué (les copies arriveront mercredi 7)

13h-17h : TP tournants (Optique et transferts thermiques) (série 1)

Rotation 1 (quatrième séance)

TP A1 : Michelson (réglages)
TP B1 : Goniométrie à réseau : lambdamétrie (à incidence normale puis à déviation minimale)
TP C1 : Conduction dans les métaux : confirmation de diffusivité par régime transitoire et confimation de conductivité par régime permanent avec flux thermique connu.
TP D1 : Calorimétrie thermochimique : mesure d’enthalpies de réactions exothermiques et tentative de titrage thermique.


Le DM6 Méca flu est ramassé : point de fonctionnement d’une pompe hydraulique sur un réseau hydraulique. Choix du moteur synchrone adapté.