Thermodynamique : applications

École Polytechnique Fédérale de Lausanne via Coursera

Go to Course: https://www.coursera.org/learn/thermo-apps

Introduction

### Course Review: Thermodynamique : applications on Coursera **Overview:** The Coursera course titled "Thermodynamique : applications" offers a thorough exploration of the applications of thermodynamics—building upon the foundational knowledge provided in its predecessor course, "Thermodynamique : fondements". Under the guidance of Professor J.-Ph. Ansermet from the École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), this course is designed to enable learners to apply fundamental thermodynamic concepts to various domains, including chemistry, engineering, and physics. Enlisting the expertise of specialists from diverse partner institutions within the RESCIF network, the course provides a rich and multifaceted perspective on thermodynamics. **Syllabus Highlights:** 1. **Calorimetry (Prof. Paul Ekam - ENSP Yaoundé)**: The course initiates with a focus on calorimetry, where Prof. Ekam elucidates the modeling of infinitesimal heat exchanges. This chapter examines state variables and calorimetric coefficients, culminating in the application of these principles to perfect gases in standard processes like isothermic and adiabatic transformations. 2. **Phase Transitions (Dr. Marthe Boyomo - ENSP Yaoundé)**: Dr. Boyomo addresses the fundamentals of phase transition theory, exploring stability and first-order transitions. Her use of the van der Waals model effectively illustrates the liquid-vapor transition, providing learners with an empirical foundation in critical thermodynamic behavior. 3. **Thermodynamics and Chemical Reactions (Dr. Théophile Mbang - ENSP Yaoundé)**: This segment applies thermodynamic principles to chemical dynamics, including the concepts of enthalpy and Gibbs free energy. Dr. Mbang’s discussions on Hess's Law and the law of mass action equip students with the tools to understand chemical stability and reactivity. 4. **Electrochemistry (Prof. M. Graetzel - EPFL Lausanne)**: Prof. Graetzel introduces electrochemical concepts where thermodynamics is crucial to understanding battery and fuel cell operations. This chapter discusses the generalization of chemical potential in electrochemistry, highlighting the interactions between ions. 5. **Thermodynamic Properties of Fluids (Prof. André Talla - ENSP Yaoundé)**: Prof. Talla navigates fluid thermodynamics through various processes—isothermal, adiabatic, isochoric, and isobaric—defining efficiency and performance within thermodynamic cycles. 6. **Thermal Machines (Prof. Etienne Robert - École Polytechnique de Montréal)**: Students will gain insights into the technical applications of thermodynamic cycles through studying combustion engines, gas turbines, and thermal pumps, presented by Prof. Robert. 7. **Heat Transfer (Dr. Marwan Brouche & Dr. Chantal Maatouk - USJ Beyrouth)**: This chapter elaborates on heat transfer mechanisms (conduction, convection, and radiation) and discusses the heat equation. 8. **Continuous Media (Prof. Miltiadis Papalexandris - UCL Louvain)**: A local description of thermodynamics is offered, defining intensive fields like temperature, pressure, and thermodynamic potential, essential for understanding equilibrium systems. 9. **Irreversible Processes (Prof. Miltiadis Papalexandris - UCL Louvain)**: The course concludes with a focus on irreversible processes, detailing linear relationships between generalized currents and forces, alongside classical laws illustrating fundamental thermodynamic effects. **Recommendations:** This course is highly recommended for anyone interested in advanced thermodynamics and its applications across various scientific and engineering fields. It offers clear, well-structured content delivered by expert professors, ensuring a robust learning experience. The inclusion of real-world applications, along with a solid theoretical foundation, makes it a valuable resource for students, researchers, and industry professionals alike. Whether you are a budding engineer, a chemistry enthusiast, or someone looking to delve deeper into the principles of physics, "Thermodynamique : applications" on Coursera provides not only essential knowledge but also a plethora of practical insights that enrich the learning journey. Enroll today and immerse yourself in the intricacies of thermodynamics!

Syllabus

Calorimétrie - Ekam - ENSP Yaoundé

Dans ce chapitre, le professeur Paul Ekam de l'Institut Polytechnique de Yaoundé au Cameroun présente la manière dont on modélise les échanges infinitésimaux de chaleur. Ceux-ci sont fonction de plusieurs variables d'état reliées par des coefficients appelés coefficients calorimétriques. Les potentiels thermodynamiques permettent ensuite de déterminer des relations entre ces coefficients. Finalement ces coefficients sont appliqués dans le cas d'un gaz parfait pour calculer les échanges de travail et de chaleur pour les processus standard (isotherme, adiabatique et isochore).

Transitions de phase - Boyomo - ENSP Yaoundé

Dans ce chapitre, le docteur Marthe Boyomo de l'Institut Polytechnique de Yaoundé au Cameroun présente les éléments de base de la théorie des transitions de phase, c'est-à-dire des variations abruptes de l'état de la matière. La première partie traite de la stabilité de ces états. La deuxième partie traite des transitions dites de premier ordre. Dans la troisième partie, ceci est illustré par l'exemple de la transition liquide-vapeur en utilisant le modèle de van der Walls.

Thermodynamique et réactions chimiques - Mbang - ENSP Yaoundé

Dans ce chapitre, le docteur Théophile Mbang de l'Institut Polytechnique de Yaoundé au Cameroun applique les concepts de la thermodynamique pour modéliser la dynamique des réactions chimiques. Il introduit l'avancement d'une réaction chimique et définit l'enthalpie et l'énergie libre de Gibbs d'une réaction chimique. Il discute aussi la loi de Hess et la loi d'action de masse.

Electro-chimie - Graetzel - EPFL Lausanne

Dans ce chapitre le professeur M. Graetzel de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suisse applique les concepts de la thermodynamique  à l'électrochimie. Les outils de base de la thermodynamique permettent de modéliser les fonctionnement des batteries, ainsi que celui des piles à combustibles. Le cas d'une pile à concentration est abordé en exercice. La généralisation du potentiel chimique en électrochimie est le potentiel électrochimique qui rend notamment comptes des interactions électrostatiques entre des ions.

Propriétés thermodynamiques des fluides - Talla - ENSP Yaoundé

Dans ce chapitre le professeur André Talla de l'Institut Polytechnique de Yaoundé au Cameroun applique les concepts de la thermodynamique à des fluides. Il décrit en particulier des processus isothermes, adiabatiques, isochores et isobares. En considérant un cycle thermodynamique ditherme (constitué de deux isothermes) il définit la notion de rendement et celle d'efficacité.

Machines thermiques - Robert - Ecole Polytechnique de Montreal

Dans ce chapitre, le professeur Etienne Robert de l'École Polytechnique de Montréal au Canada discute les applications techniques des cycles thermodynamiques. Il explique le fonctionnement du moteur à combustion, des turbine à gaz et des pompes thermiques.

Transferts thermiques - Brouche & Maatouk - USJ Beyrouth

Dans ce chapitre le Docteur Marwan Brouche et le Docteur Chantal Maatouk de l'université Saint-Josèphe à Beyrouth au Liban traitent des transferts de chaleur par convection, conduction et radiation. Ils discutent notamment l'équation de la chaleur.

Milieux continus - Papalexandis - UCL Louvain

Dans ce chapitre, le professeur Miltiadis Papalexandris de l'Université Catholique de Louvain en Belgique développe une description locale de la thermodynamique où les systèmes locaux sont à l’équilibre. Cela lui permet de définir les champs intensifs "température", "pression" et "potentiel thermodynamique". En suivant cette approche, il détermine notamment les équations qui localement gouvernent la thermostatique, la thermodynamique des processus réversibles et celle des processus irréversibles.

Processus irréversibles - Papalexandis - UCL Louvain

Dans ce chapitre, le professeur Miltiadis Papalexandris de l'Université Catholique de Louvain en Belgique applique la thermodynamique des milieux continus pour modéliser les processus irréversibles. Ces processus sont décrits par des relations linéaires entre les courants généralisés et les forces généralisées qui décrivent des lois et des effets physiques. Comme exemple, il présente entre autres les lois d’Ohm, de Fick et de Fourier, et les effets Hall, Seebeck et Joule.