Exercices corrigés de Thermodynamique
Ces 114 exercices accompagnent le cours de Thermodynamique et suivent son ordre, notion par notion. Chacun se corrige dans la page, au clic : pas de compte à créer, pas de fichier à rendre, et la correction dit ce qui ne va pas plutôt que de donner une note.
Système, unités et ordres de grandeur6 exercices
Tracer la frontière, lire une pression absolue, convertir en unités SI et situer un résultat.
Le cours : Le système, ses variables d'état et les ordres de grandeur
- Quatre relevés de chaufferie ramenés en unités SIFacile
- Qualifier la frontière de cinq systèmes, puis classer des grandeursFacile
- Watts ou wattheures dans un atelierAccessible
- Relire une note de calcul avec les ordres de grandeurAccessible
- Six cuves de sirop, une seule sondeAccessible
- Le couvercle d'une chambre à videIntermédiaire
Gaz parfait7 exercices
L'équation d'état en kelvins et en pression absolue, la masse volumique et les pressions partielles.
Le cours : Le gaz parfait
- Le pneu qui chauffe sur l'autorouteFacile
- Ce que contient une bouteille d'azote de laboratoireFacile
- La cuve d'air comprimé d'un garageAccessible
- La pression partielle d'oxygène d'un plongeurAccessible
- Relire la note d'un technicien sur un mélange d'hydrogène et d'azoteAccessible
- Un essai d'étanchéité à l'azote, fuite ou nuit fraîche ?Intermédiaire
- Remplir des bouteilles d'oxygène portables depuis une grande bouteilleIntermédiaire
Chaleur et capacité thermique7 exercices
La chaleur sensible, le choix de la capacité, et le bilan calorimétrique avec son vase.
Le cours : Chaleur, température et capacité thermique
- Préchauffer une bride d'acier avant soudageFacile
- Préparer un bain de teinture dans un bac d'inoxFacile
- La pièce d'acier plongée dans le bac de trempeAccessible
- Stocker une journée de soleil dans l'eau ou dans le bétonAccessible
- Relire la note d'un apprenti sur un bloc de cuivre refroidiAccessible
- Étalonner un calorimètre, puis identifier un métalIntermédiaire
- Remplir une baignoire en fonte avec deux eauxIntermédiaire
Changements d'état8 exercices
Découper un parcours en segments et en paliers, et vérifier qu'un palier est franchi avant de le franchir.
Le cours : Les changements d'état
- Ce qu'un bac de glace absorbe avant de finir en eauFacile
- Chauffer une serre à la vapeur plutôt qu'à l'eau chaudeFacile
- Le générateur de vapeur d'une cuisine centraleFacile
- Concentrer un extrait de plantes sous videAccessible
- Relire la note sur la neige à fondreAccessible
- Vérifier un bain de glace avant d'étalonner les thermomètresAccessible
- Combien de glaçons pour refroidir une carafe de théAccessible
- Chauffer une cuve de blanchiment par injection de vapeurIntermédiaire
Premier principe7 exercices
Le signe du travail et de la chaleur reçus, le bilan ΔU = W + Q, et deux chemins entre les mêmes états.
Le cours : Le premier principe et les échanges d'énergie
- Trois bilans, trois signesFacile
- Le vérin de frein d'un wagon qui chauffe à l'essaiFacile
- Le chauffe-eau vu depuis sa frontièreAccessible
- Où passe le travail d'une compression lenteAccessible
- Deux chemins pour le même cylindreAccessible
- Relire la note d'un stagiaire sur l'air qui se détend dans le videAccessible
- Relâcher un piston contre une chargeIntermédiaire
Isobare, isochore, isotherme7 exercices
Repérer ce qui reste constant, écrire la grandeur immédiate, déduire la troisième.
Le cours : L'isobare, l'isochore et l'isotherme
- Reconnaître la transformation à son montageFacile
- Le vérin pneumatique chaufféFacile
- La cuve d'essai fermée sur de l'airAccessible
- Comprimer lentement, et changer de gazAccessible
- Une même chaleur dans deux cellules d'étalonnageAccessible
- Relire la note d'un technicien sur un gaz chauffé sous un piston chargéAccessible
- L'ouvre-lucarne dont le piston arrive en butéeIntermédiaire
Adiabatique et loi de Laplace7 exercices
Trancher entre isotherme et adiabatique, choisir l'écriture de Laplace, chiffrer l'échauffement.
Le cours : L'adiabatique et la loi de Laplace
- Le coup de pompeFacile
- La compression d'un moteur à essenceFacile
- Remplir une chambre d'étalonnage, vite ou lentementAccessible
- Un soufflet pneumatique, du choc au retour à 20 °CAccessible
- La bouteille qu'on vide d'un coupAccessible
- Juger le travail d'un temps moteurAccessible
- Un poids posé d'un coup sur un piston isoléIntermédiaire
Cycles et diagramme de Clapeyron7 exercices
Lire un cycle, dresser son tableau, vérifier sa fermeture, et rapporter le travail à la seule chaleur reçue.
Le cours : Le diagramme de Clapeyron et les cycles
- Lire le bilan d'un cycleFacile
- Le moteur hors-bord du bateau de sécuritéFacile
- Le cycle rectangulaire d'un banc d'essaiAccessible
- Refermer un tableau de cycleAccessible
- Le cycle complet d'un moteur de kartAccessible
- Relire le tableau d'un stagiaire sur le cycle d'un banc d'essaiAccessible
- Le moteur Stirling et son régénérateurIntermédiaire
Enthalpie et systèmes ouverts7 exercices
Le travail technique d'un compresseur, ce que chaque organe conserve, et la compression étagée.
Le cours : L'enthalpie et les systèmes ouverts
- Ce que chaque organe conserveFacile
- Le moteur du compresseur d'atelierFacile
- Comprimer en deux étages, avec un refroidisseurAccessible
- La chaudière et le détendeur d'air d'une chaufferieAccessible
- Relire la note d'un réchauffeur d'air derrière une vanne de détenteAccessible
- Le moteur du compresseur d'une imprimerie, d'après son débit d'air libreAccessible
- Casser le vide d'une chambre à échantillonsIntermédiaire
Second principe et entropie8 exercices
Une variation d'entropie, sa création dans un processus réel, et la borne de Carnot comme contrôle.
Le cours : Le second principe et l'entropie
- Deux rendements annoncés, contrôlés par la borne de CarnotFacile
- L'entropie créée par la paroi d'un fourFacile
- Le refroidisseur d'air d'une clinique dentaireFacile
- L'entropie d'un gaz qu'on comprime ou qu'on chauffeAccessible
- La vanne ouverte sur une chambre à videAccessible
- Relire la note d'un technicien sur un compresseur d'airAccessible
- Des bocaux brûlants plongés dans un bain d'eau froideAccessible
- Deux bacs d'eau et un moteur parfait entre euxIntermédiaire
Machines thermiques8 exercices
Refermer le bilan des trois flux, choisir le bon coefficient, juger une annonce contre sa borne.
Le cours : Les machines thermiques et leurs performances
- Les trois flux d'une pompe à chaleurFacile
- Le groupe d'une chambre de congélationFacile
- Un coefficient annoncé pour l'eau chaude d'un hôtel de montagneFacile
- Deux annonces commerciales face à leur borneAccessible
- Radiateurs ou pompe à chaleur sur une saisonAccessible
- Relire la note d'un stagiaire qui refuse une pompe à chaleurAccessible
- Deux cycles moteur lus sur un diagramme entropiqueAccessible
- Un seul groupe pour le froid d'une salle et l'eau chaude de lavageIntermédiaire
Cycle frigorifique6 exercices
Placer quatre points, soustraire des enthalpies, calculer un titre et corriger par le rendement isentropique.
Le cours : Le cycle frigorifique et la compression réelle
- Les points d'un climatiseur de bureauFacile
- Le titre en sortie de détendeur d'un congélateurFacile
- Le groupe logé dans une vitrine réfrigéréeAccessible
- Refroidir l'eau des presses d'une usine de plasturgieAccessible
- Relire la note d'un installateur sur une chambre froideAccessible
- Gagner dix degrés au condenseurIntermédiaire
Conduction7 exercices
Résistances en série, profil de température, paroi cylindrique, épaisseur d'isolant.
Le cours : La conduction
- Le panneau d'une chambre froideFacile
- Calorifuger une conduite de vapeurFacile
- Isoler un mur de pierre par l'intérieurAccessible
- Quelle épaisseur d'isolant pour un voile de béton ?Accessible
- L'eau glacée d'une conduite à l'arrêtAccessible
- Relire la note d'un stagiaire sur une conduite d'eau chaudeAccessible
- Un mur à ossature bois et ses montantsIntermédiaire
Convection et rayonnement7 exercices
Le flux convectif, le rayonnement en kelvins, et le coefficient U avec ses résistances de surface.
Le cours : La convection et le rayonnement
- La canalisation nue d'une chaufferieFacile
- Le radiateur d'un bureauFacile
- Le coefficient U d'un double vitrageAccessible
- L'armoire de commande d'une station de pompageAccessible
- Le ballon tampon resté sans calorifugeAccessible
- La porte ouverte d'un four, et une note de calcul à reprendreAccessible
- La paroi d'un four de potierIntermédiaire
Échangeurs7 exercices
Débits de capacité, méthode NUT selon le sens de circulation, contrôle par l'écart logarithmique.
Le cours : Les échangeurs thermiques
- Qui limite l'échange ?Facile
- Préchauffer l'eau des cuiseurs avec l'eau de cuisson uséeFacile
- Le bilan des deux veinesAccessible
- Dimensionner un refroidisseur d'huile, à contre-courant ou à co-courantAccessible
- Relire la note d'un stagiaire sur un récupérateur d'eau de lavageAccessible
- L'annonce d'un fournisseur d'échangeurAccessible
- Refroidir un jus sur des plaques entartréesIntermédiaire
Bilan thermique d'un bâtiment8 exercices
Les quatre postes de déperdition, le coefficient GV, la puissance à installer et la consommation annuelle.
Le cours : Le bilan thermique d'un bâtiment
- Une façade, poste par posteFacile
- Le GV d'une maison et sa chaudièreFacile
- La chaleur du compresseur d'une menuiserieFacile
- Ventiler une salle de coursAccessible
- Rénover une maison ancienne, par où commencer ?Accessible
- Relire la note d'un stagiaire sur le chauffage d'une salle des fêtesAccessible
- Chaudière ou pompe à chaleur, le prix qui décideAccessible
- Une cloison sur un couloir non chaufféIntermédiaire
Les notions ci-dessus sont enseignées dans le cours de Thermodynamique, chapitre par chapitre. Les autres parcours sont dans les exercices corrigés.