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Oct 2015
vendredi 16 octobre
18 10 2015
• 10h-12h : Corrigés en classe entière d’exercices d’application sur les mélanges diphasés
- Retour sur l’application 4 : calcul de travail effectué sur une transformation différente (chemin différent) !!
(erreur grossière dans un corrigé de manuel de cours et d’exercices)
- Application 5 : Utilisation d’un diagramme de Mollier
Rappels sur la détente de type Joule-Kelvin : pas de chaleur échangée et pas de travail « récupéré » : démonstration du caractère isenthalpe en écrivant les travaux reçus des forces de pression par le fluide en amont et en aval.
Léger refroidissement de notre vapeur d’eau
Détente isentropique
Détente réelle (irréversible) : variation d’enthalpie moindre, augmentation d’entropie obligatoire, point d’arrivée différent sur l’isobare.
- Application 3 : Equilibre diphasé du mercure
Utilisation d’un tableau de valeurs de pressions de vapeur saturante à différentes températures
Utilisation de la formule empirique de Dupré.
Utilisation de la relation de Clapeyron (comparaison numérique)
Etude de l’évolution (à masse et volume constant) du mélange diphasé lors d’un réchauffement joule assimilé à un thermostat.
Réflexions sur l’irréversibilité, la constance du volume massique, le volume occupé par la phase liquide, le modèle du GP ici…
Travail à réaliser pendant les vacances de Toussaint :
- Rencontres et déplacements pour avancer votre TIPE : C’EST CRUCIAL ! Ce travail ne pourra pas être fait pendant les autres congés de l’année !
- TD IMSP1 : le rendre commenté sur l’ENT avant dimanche 18 au soir !
- Révisions de la thermo de sup et de l’optique géométrique de sup
- Lecture très attentive du corrigé du DS2
- Interro de cours le lundi de la rentrée
• 13h-17h : TP N°5 : Oscillateur astable (génération de signaux périodiques paramétrables)
Etude expérimentale du cycle d’hystérésis du comparateur non-inverseur.
(dissymétries, basculements, sens de parcours, déformation aux hautes fréquences … )
Bouclage sur un montage intégrateur inverseur simple
Mesures de fréquence, d’amplitude, de rapport cyclique, modification du circuit avec des diodes pour régler le rapport cyclique, récupération d’un signal sinusoïdal…
(pas eu le temps de traiter le montage avec multiplieur (réglage de la fréquence par une tension de commande))
BONNNES VACANCES A TOUTES ET TOUS !!
mercredi 14 octobre
16 10 2015
- 8h-12h : DS 2
Exercice 2 : Oscillateur à résistance négative (idem DM)
Exercice 3 : Mesure de conductivité et de capacité thermique du cuivre
BONUS de COURS : Clapeyron, Régle des moments
Distribution du corrigé en sortie
- 13h-17h (TD 2*2h)
Corrigé de l’application 4 du TD phy1-2
Ramassage de travaux de recherche préparatoires
Réflexion sur les grandeurs d’état et l’utilisation de chemins thermodynamiques différents
Précision relative des relevés
Calcul de travail : A NE SURTOUT PAS FAIRE SUR UN CHEMIN DIFFERENT !!
Utilisation d’un diagramme de Mollier
Travaux en cours :
Suite des exercices d’application à chercher pour vendredi matin
Texte de TP5 : Oscillateur astable à lire attentivement pour vendredi
Cahier de TP à rendre Vendredi
Lundi 12 octobre
13 10 2015
• 8h-10h : Les changements d’état équilibrés - Mélange diphasé (L+V) (fin de chapitre Tphy1)
Le DM2 est rendu.
L’objectif et les modalités de recherche de ces DM n’ayant pas du tout été compris et respectés par une grande majorité, les travaux en temps libre prendront désormais une autre forme.
Les évaluations de ce DM2 ne seront pas pris en compte dans la moyenne.
Rappels sur les changements d’état.
Point triple, point critique.
Notion de variance (définition, application aux systèmes physiques)
Pression de vapeur saturante fonction de la température
Expressions empiriques pour l’eau
Précisions sur la différence entre vaporisation (équilibre liq-vap avec le seul corps purs présent) et l’évaporation (phénomène hors équilibre avec convection et présence d’autres corps purs dans la phase gazeuse : exemple du séchage du linge à l’air libre et à basse température)
Définition de la « chaleur latente de changement d’état » par la variation d’enthalpie massique
Relation de Clapeyron
Evolution de la chaleur latente jusqu’au point critique.
Relation à la température et l’entropie massique.
Diagramme de Clapeyron (p,v) (≠ diagramme de Watt)
Diagramme entropique (T,s) (allure des isobares, isenthalpes, isochores, isotitres)
Règle des moments (démonstration et utilisation)
travail en cours : Révisions (Oscilateurs-conduction thermique-mélange diphasé en équilibre) pour le DS2 de mercredi + (pour mercredi toujours) préparation sur feuille l’application 4 : transformations d’un mélange diphasé.
10 préparations (5 par groupe) seront ramassées aléatoirement.
• 15h-17h : TIPE
Le DM2 est rendu.
L’objectif et les modalités de recherche de ces DM n’ayant pas du tout été compris et respectés par une grande majorité, les travaux en temps libre prendront désormais une autre forme.
Les évaluations de ce DM2 ne seront pas pris en compte dans la moyenne.
Rappels sur les changements d’état.
Point triple, point critique.
Notion de variance (définition, application aux systèmes physiques)
Pression de vapeur saturante fonction de la température
Expressions empiriques pour l’eau
Précisions sur la différence entre vaporisation (équilibre liq-vap avec le seul corps purs présent) et l’évaporation (phénomène hors équilibre avec convection et présence d’autres corps purs dans la phase gazeuse : exemple du séchage du linge à l’air libre et à basse température)
Définition de la « chaleur latente de changement d’état » par la variation d’enthalpie massique
Relation de Clapeyron
Evolution de la chaleur latente jusqu’au point critique.
Relation à la température et l’entropie massique.
Diagramme de Clapeyron (p,v) (≠ diagramme de Watt)
Diagramme entropique (T,s) (allure des isobares, isenthalpes, isochores, isotitres)
Règle des moments (démonstration et utilisation)
travail en cours : Révisions (Oscilateurs-conduction thermique-mélange diphasé en équilibre) pour le DS2 de mercredi + (pour mercredi toujours) préparation sur feuille l’application 4 : transformations d’un mélange diphasé.
10 préparations (5 par groupe) seront ramassées aléatoirement.
• 15h-17h : TIPE
vendredi 9 octobre
10 10 2015
• 10h-12h : Chapitre Tphy-1 et corrigés d’exercices du TD Tphy1-1
- Relation d’ordre de grandeur entre distance caractéristique de diffusion, temps caractéristique de diffusion et diffusivité thermique du matériau.
(application à l’exercice ouvert de type « résolution de problème » sur la tasse de café : estimation et comparaison des temps caractéristiques :
1- de diffusion à travers la paroi de la tasse (tau1=(e^2)/Dth de l’ordre de quelques dizaines de secondes)
2- de refroidissement du café contenu dans la tasse (tau2 = Rparoi.Ccafé de l’ordre de plusieurs minutes)
+ cohérence entre le flux et la diminution de l’énergie d’agitation thermique avec le temps)
Les paramètres thermiques des matériaux sont cherchés soit dans le cours soit sur internet.
Corrigé au tableau par un élève de l’exercice 2 (arrêt de chauffage d’un appartement)
Démonstration de l’équation différentielle spatiale de la température dans le cas d’une ailette de radiateur de refroidissement en régime permanent (faux unidimensionnel) (exercice 6)
Travail à réaliser : Révisions pour le DS2 de mercredi qui portera sur les oscillateurs électroniques et la conduction thermique + quelques questions de cours sur le changement d’état liquide-vapeur vu lundi matin.
Finaliser les compte-rendus de TP jusqu’au TP4 de l’après-midi compris. (les cahiers seront ramassés en fin de séance Vendredi 16 octobre)
• 13h-17h : TP N°4 : Oscillateur à pont de Wien
Relevé de diagramme de Bode de gain du filtre « Pont de Wien » par Regressi
Détermination expérimentale précise de Q et f0
On signale le repérage des signaux en phase (et donc précisément de f0) par l’utilisation du mode XY de l’oscillo présentant une figure de LISSAJOUS.
On boucle le système :
- observation des oscillations entretenues, limite de R2, sinusoïdalité (ou quasi) confirmée à la FFT, mesure de la fréquence des oscillations
- observation du régime transitoire de lancement des oscillations (mode mono-coup ou single), mesure du temps de relaxation de l’exponentielle divergente
- relation entre ce temps et l’incursion en régime divergent.
(pas eu le temps d’observer le portrait de phase de l’oscillateur)
Mercredi 7 octobre
08 10 2015
- 13h-17h (TD 2*2h)
Fin de la partie de COURS : CONDUCTION THERMIQUE
Détermination du profil de température dans le fil cylindrique siège d’effet Joule
Conditions aux limites différentes de type :
- température imposée
- flux imposé
Conditions de type Newton avec flux conducto-convectif proportionnel à la discontinuité de température aux voisinages d’une
interface solide-fluide
Quelques précisions sur le coefficient conducto-convectif de Newton (ordres de grandeur, dépendance aux mouvements de conduction et donc à l’orientation de surface relative à la pesanteur, dépendance à l’écart de température)
Quelques exemples de fonctions solutions de l’équation de la chaleur dont la forme est dictée par les conditions aux limites spatio-temporelles
Résistance thermique d’un morceau de matériau parcouru par un flux donné
Associations de résistances thermiques
Analogies Electro-thermiques
Rôle de la capacité thermique dans les régimes transitoires ( et paramètre devenant non pertinent lors de régimes permanents (continus))
Modèle résisto-capacitif parallèle (attention alors aux associations série)
Correction de l’exercice 5 du TD phy1-1
Le DM2 sur l’oscillateur à résistance négative est ramassé.
Le corrigé manuscrit est distribué aux étudiants
Travaux en cours :
Exercices 2 et 6 à préparer pour vendredi
Texte de TP 4 (Oscillateur quasi-sinusoïdal à pont de WIen) à lire attentivement pour vendredi
Lundi 5 octobre
05 10 2015
• 8h-9h : Interrogation de cours N°3
Approche documentaire sur Barkhausen
Questions sur les oscillateurs et sur les équations de base de conduction thermique
• 9h-10h : Chapitre Tphy-1
Application du fil infini de conductivité électrique fournie siège d’un effet joule : démonstration complète au tableau
travail en cours : DM 2 à rendre mercredi + exercices 3 puis 2 du TD Tphy1
• 15h-17h : TIPE
Approche documentaire sur Barkhausen
Questions sur les oscillateurs et sur les équations de base de conduction thermique
• 9h-10h : Chapitre Tphy-1
Application du fil infini de conductivité électrique fournie siège d’un effet joule : démonstration complète au tableau
travail en cours : DM 2 à rendre mercredi + exercices 3 puis 2 du TD Tphy1
• 15h-17h : TIPE
vendredi 2 octobre
02 10 2015
• 10h-12h : Chapitre Tphy-1
- Réflexion sur la notion de conductivité interprétée par la loi de Fourier
- Conservation de l’énergie totale ≠ conservation de l’énergie interne d’agitation thermique
- Qu’appelle-t-on énergie interne ? S’agit-il seulement de l’énergie d’agitation thermique ?
- Etablissement de l’équation de diffusion de la chaleur
- Opérateur divergence : définition intrinsèque locale, interprétation,version intégrale : Théorème de Green Ostrogradski, démonstration de son expression en cartésiennes.
- Diffusivité thermique
- Possibilité de « termes de production » d’énergie d’agitation thermique.
- Redémonstration par un bilan dans le cas d’une géométrie unidimensionnelle
Travail à réaliser : Devoir maison sur l’oscillateur à résistance négative pour mercredi + Chercher les exercices du TD Ec2-2 : corrigés mis en ligne ce WE + Lire très attentivement les documents sur l’analogue du critère de Barkhausen dans le régime permanent d’un LASER. INTERRO DE COURS Lundi.
documents distribués : Texte du TD Thy1-1(diffusion thermique)
• 13h-17h : TP N°3 : Fitre RLC passe-bande + retardateur de phase
Les étudiants n’ont que le temps de traiter la partie RLC ( utilisation de modèles prédéfinis de Regressi : analyse temporelle et fréquentielle. Relevé de diagramme de Bode de gain et phase)
mercredi 30 septembre
01 10 2015
- 13h-17h (TD 2*2h)
Fin de chapitre Ec 2-2 sur les oscillateurs quasi-sinusoïdaux
Application à l’oscillateur à pont de Wien
Commmentaires sur la nécessité de se placer en domaine divergent, évaluation du temps caractéristique du régime transitoire divergent, association au terme d’amortissement négatif de l’équation différentielle.
Critère limite d’oscillations de BARKAUSEN (définition et application à l’oscillateur à pont de Wien)
Les approches documentaires sont à lire attentivement pour l’interrogation de cours de Lundi (vous aurez droit à ces documents pendant l’interrogation)
Correction au tableau des exercices 1 et 3 du TD Ec 2-2
Exercice 6 à faire à la maison
Documents distribués :
- Approche documentaire BARKHAUSEN 1
- Approche documentaire BARKHAUSEN 2
- Application du critère à un oscillateur à réseau déphaseur
- Corrigé de l’application
- 17h-19h : TD IMSP Phy1 (deuxième groupe classe)
Création de deux tableaux de N valeurs d’amplitudes instantanées figurant une fenêtre (échantillonnée fe) de p périodes d’un signal de fréquence f :
- signal créneau
- signal dents de scie
Représentation graphique de ces « signaux » temporels discrétisés
Application de la fft de numpy aux signaux précédents , représentation graphique du spectre (vlines,subplot,ylim,fréquences en abscisse… )
Observation du rôle du nombre de périodes (élevé,entier) et du rapport entre fréquence d’échantillonage et fréquence du signal
A réaliser pour le dimanche18 octobre : Commenter la totalité du programme (qu’il soit le vôtre ou celui proposé ). DM à rendre sur l’ENT Cours en ligne informatique PT
Physique PT