Plan de cours - Moodle - École Polytechnique de Montréal

Plan de coursMEC1210 - ThermodynamiqueDépartement de Génie MécaniqueHiver 20113 CréditsTriplet horaire :3-2-4(Site web sur Moodle)Professeurs (partie théorique)Nom Ramdane Younsi Section 1Bureau C318.1Téléphone (514) 340-4711 - Poste 4579Courriel ramdane.younsi@polymtl.caDisponibilité lundi de 13h à 16h , jeudi de 9h à 16hProfesseurs (travaux dirigés)Nom Ramdane Younsi Groupe 1Bureau C318.1Téléphone (514) 340-4711 - Poste 4579Courriel ramdane.younsi@polymtl.caDisponibilité lundi de 9h à 15h , jeudi de 10h à 16hNom Huu Duc Vo Groupe 2pBureau C318.9Téléphone (514) 340-4711 - Poste 4196Courriel huu-duc.vo@polymtl.caDisponibilité À déterminerProfesseurs (projet)Nom Ramdane Younsi Groupe 1Nom Bruno Detuncq Groupe 2Bureau C318.8Téléphone (514) 340-4711 - Poste 4400Courriel bruno.detuncq@polymtl.caDisponibilité À déterminerCoordonnateur du coursNom Huu Duc VoÉcole Polytechnique de Montréal 1

Description de l’annuaireDéfinitions et unités: milieu continu, système, substance pure, état, paramètres, évolution,cycles. Formes d'énergie. Principe de conservation de masse et d'énergie. Réversibilité etirréversibilité. Chaleur massique. Entropie. Gaz parfait et réel. Évolutions utilisant un gazparfait. Propriétés des substances pures : tables, diagrammes et logiciel de calcul. Analysed'un cycle. Cycle de Carnot. Inégalité de Clausius. Second principe et production d'entropie.Cycles classiques de Rankine, Otto, Diesel et Brayton, cycles de réfrigération. Mélanges nonréactifs, propriétés thermodynamiques des mélanges, psychrométrie.Cours préalables Cours corequis Cours subséquentsObjectifsLe cours vise à :Aucun Aucun GCH1110o Expliquer aux étudiants le premier et le second principe de la thermodynamiqueo Montrer l'utilisation des données thermodynamiqueso Développer chez l'étudiant la capacité de faire des bilans énergétiqueso Faire comprendre la notion d'entropie, sa relation avec le rendement d'une machinethermique et la faisabilité d'une évolutiono Expliquer les cycles classiques de production et de consommation d'énergieo Initier les étudiants à l'analyse des systèmes de conversion d'énergieo Fournir aux étudiants des notions de base impliquant des mélanges non réactifsLe projet vise à :oSchématiser un cycle thermodynamique pour en identifier les flux de matières etd'énergie à partir de systèmes réelso Évaluer les conditions thermodynamiques à différents points d'un cyclethermodynamique (gaz et mélanges)o Réaliser un bilan énergétique du systèmeo Modéliser un système thermodynamique réel simpleo L’apprentissage du logiciel EES (résolution d'équation) par son utilisation dans lecadre du projet.Utilité du coursCe cours est le premier cours de la chaîne thermo-fluide, qui présente aux étudiants des conceptsfondamentaux. Ces notions leurs seront importantes dans les cours subséquents en thermo-fluide quisont Chimie, Dynamique des fluides, Transmission de chaleur, Système de pompage, ventilation etchauffage ainsi pour que les orientations de ‘Mécanique du bâtiment’ et ‘Énergie’. De plus, l’expertiseacquise dans l’utilisation du logiciel EES, très bien adapté aux applications en thermo-fluide, sera utileaux étudiants pour le reste de leur formation.École Polytechnique de Montréal 2

Méthodes d’enseignementLe contenu du cours sera présenté aux étudiants en séances de cours magistral à raison de trois heurespar semaine.Une période travaux dirigés (TD) de deux heures est prévue, en alternance avec une période de projetde même durée, chaque semaine. Comme indiqué sur le calendrier du trimestre qui suit (pages 4 et 5)pour chaque section, la première période de TD aura lieu à la troisième semaine de cours, et lapremière période de projet à la quatrième semaine. Durant les premières et dernières semaines, desarrangements spéciaux sont faits, principalement des échanges entre périodes de TD et de cours, etsont indiqués en caractère gras sur l’horaire de chaque section.Des exercices/problèmes seront proposés aux étudiants, après les séances théoriques. Les étudiantsdoivent y travailler avant la prochaine période de TD, durant laquelle on discutera de la solution decertains de ces exercices/problèmes et/ou d’autres exemples pertinents. Cette préparation estnécessaire, car à chaque période de TD, les étudiants doivent faire un problème (et le remettre) enclasse pour lequel ils seront notés.ÉvaluationNature Nombre Pondération Date1-Contrôle périodique 1 30% Mardi, 8 mars 2011 (en soirée)*2-Mini-contrôles 3 10% voir calendrier du trimestre (p. 4-5)*3-Travaux de TD 6 10% périodes de TD (voir p.4-5)4-Projet 1 15% **5-Examen final 1 35% **** Aucune documentation n’est autorisée durant les mini-contrôles, le contrôle périodique et l’examen final,les équations et données jugées pertinentes seront fournies avec le questionnaire.** Rapport final à remettre au plus tard le 15 avril, 2011.*** Date exacte à venir, durant la période des examens finaux (17 avril -6 mai, 2011)Critères d’évaluation du projet(À venir)Personnes-ressourcesPartie théorique et travaux dirigésProjet: Bruno DetuncqRamdane Younsi: Ramdane YounsiHuu Duc VoDocumentationLe livre de référence utilisé en classe et vendu à la Coopoly est le suivant: Y. Cengel, M.Boles et M. Lacroix, "Thermodynamique, une approche pragmatique", Chenelière McGraw-Hill.École Polytechnique de Montréal 3

CALENDRIER TRIMESTRE D’HIVER 2011 - SECTION # 1, Groupe 1MOIS LUNDI MARDI MERCREDI JEUDI VENDREDIJANVIER 10Début des cours11 1217 18 1924 25 26FÉVRIER 31 1 27 8 914 15 1621 22 23Cours (2)heures 1-2Cours (2)heures 6-7Cours (2)heures 9-10Cours (2)heures 12-13Cours (2)heures 15-16Cours (2)heures 18-19Cours (2)heures 21-22132027310Cours (1)heures 3Cours (1)heures 8Cours (1)heures 11Cours (1)heures 14Cours (1)heures 1717 Cours (1)heures 20mini-contrôle 124Cours (1)heures 23MARS 28 1 2 3 41421284111825Cours (2)*heures 4-5Projet (2)TD1 (2)Projet (2)TD2 (2)Projet (2)TD3 (2)7 8contrôle périodique(en soirée)9Cours (2)heures 24-2510Cours (1)heures 2611Projet (2)14 15 1621 22 2328 29 30AVRIL 4 5 6Début desexamens11 12 13Cours (2)heures 27-28Cours (2)heures 30-31Cours (2)heures 33-34Cours (2)heures 36-37Cours (2)heures 39+**17Cours (1)heures 2924 Cours (1)heures 32mini-contrôle 2317Cours (1)heures 35Cours (1)heures 3814 Cours (1)39+**mini-contrôle 318 19 20 21 2225 26 27 28 29182518TD4 (2)Projet (2)TD5 (2)Projet (2)15 TD6 (2)date limite de remisedu projet finalNote : Les chiffres entre parenthèses (2) indiquent les heures contact en classe.* Arrangement spécial: cours théorique dans la salle de TD** Heures 39+ représentent des heures additionnelles pour compenser les heures de mini-contrôles et leur rétroactionÉcole Polytechnique de Montréal 4

CALENDRIER TRIMESTRE D’HIVER 2011 - SECTION # 1, Groupe 2MOIS LUNDI MARDI MERCREDI JEUDI VENDREDIJANVIER 10Début des cours11 1217 18 1924 25 26FÉVRIER 31 1 27 8 914 15 1621 22 23Cours (2)heures 1-2Cours (2)heures 6-7Cours (2)heures 9-10Cours (2)heures 12-13Cours (2)heures 15-16Cours (2)heures 18-19Cours (2)heures 21-22132027310Cours (1)heures 3Cours (1)heures 8Cours (1)heures 11Cours (1)heures 14Cours (1)heures 1717 Cours (1)heures 20mini-contrôle 124Cours (1)heures 23MARS 28 1 2 3 41421284111825Cours (2)*heures 4-5Projet (2)TD1 (2)Projet (2)TD2 (2)Projet (2)TD3 (2)7 8contrôle périodique(en soirée)9Cours (2)heures 24-2510Cours (1)heures 2611Projet (2)14 15 1621 22 2328 29 30AVRIL 4 5 6Début desexamens11 12 13Cours (2)heures 27-28Cours (2)heures 30-31Cours (2)heures 33-34Cours (2)heures 36-37Cours (2)heures 39+**17Cours (1)heures 2924 Cours (1)heures 32mini-contrôle 2317Cours (1)heures 35Cours (1)heures 3814 Cours (1)39+**mini-contrôle 318 19 20 21 2225 26 27 28 29182518TD4 (2)Projet (2)TD5 (2)Projet (2)15 TD6 (2)date limite de remisedu projet finalNote : Les chiffres entre parenthèses (2) indiquent les heures contact en classe.* Arrangement spécial: cours théorique dans la salle de TD** Heures 39+ représentent des heures additionnelles pour compenser les heures de mini-contrôles et leur rétroactionÉcole Polytechnique de Montréal 5

Programme du cours (partie théorique)PlanHeure Matière Sections du livre1 Introduction 1.12-4 Notions de base et définitionsSystèmes thermodynamiques, environnement, frontière,propriété, état, évolution, et équilibre thermodynamique,unités de masse, de longueur, de temps et de force, volumemassique (spécifique), pression, température5-8 Premier principe de thermodynamiqueLa notion d'énergieTravail & chaleurBilan d'énergie appliqué à un système fermé9-11 Propriétés des corps purs, simples etcompressiblesRelations : P - V - TDonnées thermodynamiquesGaz parfait12-17 Analyse des systèmes ouvertsConservation de la masseConservation de 1'énergieÉcoulements permanents1.2 à 1.122.1 à 2.64.1, 4.23.1 à 3.6,4.3 à 4.55.1 à 5.418-21 Second principe de thermodynamiqueÉnoncé du second principeÉvolutions réversibles et irréversiblesCorollaires du second principeL'échelle de température KELVINLe cycle de CARNOT22-27 L'entropieL'inégalité de CLAUSIUSEntropie d'un corps purL'évolution isentropiqueBilan d'entropieRendement isentropique28-33 Les cycles thermodynamiques à gazLe cycle classique de RANKINECycle classique OTTOCycle classique de DIESELCycle théorique de BRAYTONLes turbines a gazCycles de réfrigération34-39 Mélanges non-réactifsPropriétés thermodynamiques des mélangesPsychrométrie6.1 à 6.97.1 à 7.1310.1 à 10.6,9.3 à 9.5,9.7 à 9.10,11.1 à 11.413.1 à 13.3,14.1 à 14.5Programme des périodes de projet(À venir : voir site web)École Polytechnique de Montréal 6