III. PRESSION ET STATIQUE DE FLUIDE

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1 III. PRESSION ET STATIQUE DE FLUIDE
III.1 Pression d’un fluide au repos 1.1 L’état de la matière Généralement, la matière peut être classée en différents états :

2 n’a pas de forme propre et qui est facilement déformable.
L’état solide : est caractérisé par l’absence de liberté entre les molécules ou les ions. L’état fluide : n’a pas de forme propre et qui est facilement déformable. les liquides (milieu dense) les gaz (milieu peu dense, le vide y occupe une place importante)

3 1.2 Caractéristiques d’un fluide:
Masse volumique Les fluides sont caractérisés par leur masse volumique :  Exprimée en (kg/m3).

4 1.2.2 Compressibilité Les liquides sont incompressibles
(ρ = constante). Les gaz sont compressibles et expansifs

5 Tableau des valeurs de masses volumiques
Fluides Eau pur Eau de mer Essence Huile Mercure Air Butane Ρ (kg/m3) 1000 1030 700 900 13600 1,293 2,00

6 Densité La densité d’un corps est égale à la masse volumique de ce corps divisée par la masse volumique du corps de référence à la même température.

7 Remarques C’est une grandeur physique sans dimension.
Pour les liquides et les solides, l’eau est utilisée comme référence. Pour les gaz la mesure s’effectue par rapport à l’air.

8 Tableau des valeurs de densités
Corps Fer Aluminium Cuivre Alcool d 7,86 2,7 8,92 0,798

9 3 La pression 1.3.1 Définition : La pression exercée par une force
agissant perpendiculairement à une surface S est :

10 1.3.2 Unité Autres unités dans le système international est: le pascal
Ou Autres unités  1 mm. Hg= 133,4 Pa 1atm= 760 mm. Hg = 1,014 Pa 1 bar = 1,014 Pa

11 4 Pression en un point d’un fluide
On définir la pression P par :

12 III. 2 Principe fondamental de l’hydrostatique
Fluide de ρ Pa a Soit une portion cylindre de ce fluide de section S h PB b

13 À l’équilibre, la somme des toutes les forces qui s’exercent sur le cylindre sont nulles :
les forces latérales sont nulles :

14 Donc il reste La projection de cette équation vectorielle sur un axe vertical ascendant donne:

15 Si le fluide est homogène donc:
C’est la relation fondamentale de l’hydrostatique 

16 Expression différentielle :
P(z+dz) Z+dZ P(z) Z P

17 III.3 La poussée d’Archimède
Théorème Tout corps plongé dans un fluide est soumis à une action appelée poussée d’Archimède : Appliquée au centre de la partie immergée du corps Verticale et dirigée vars le haut

18 D’intensité : ρ = masse volumique du fluide (Kg/m3)
g= accélération de la pesanteur (m.s-2) V= volume de la partie émergée du corps (m3)

19 IV. GENERALITES THERMODYNAMIQUE
IV. 1 Système thermodynamique Corps ou ensemble de corps limités par une surface. Milieu extérieur Système Surface Système + milieu extérieur= univers

20 On distingue : Système fermé
Système qui n’échange pas de matière avec le milieu extérieur, mais peu échanger l’énergie. Système ouvert système qui échange à la fois de la matière et de l’énergie avec l’extérieur. Système isolé système qui n’échange ni matière ni énergie avec l’extérieur.

21 Système homogène: toutes les grandeurs qui caractérisent ce système ont même valeur en tout point du système Système hétérogène (ou polyphasé): système comportant plusieurs phases.

22 IV 2. Les variables d’état
Elles permettent de définir l’état d’un système à l’échelle macroscopique.  Pression, température, volume, masse Remarques elles sont susceptibles d’être modifiées lors d’une transformation. elles caractérisent l’état d’un système à l’équilibre.

23 2.1 Variable extensive: 2.2 Variable intensive :
est une variable proportionnelle à la quantité de matière contenue dans le système Exemples : masse, volume, nombre de particule… 2.2 Variable intensive : Est une variable qui ne dépend pas de la quantité de matière du système  Exemples : pression, température, masse volumique, fraction molaire, concentration….

24 2.3 équilibre thermodynamique
un état dans lequel toutes les variables d’état sont constantes dans le temps ; L’équilibre thermodynamique est un état stationnaire.

25 IV.3 Les fonctions d’état
Ce sont des fonctions qui ont pour variables des variables d’état. Elles dépendent que de l’état initial et de l’état final, quelque soit le chemin utilisé.

26 IV.4 Equation d’état Une équation d’état est une équation qui relie entres elles plusieurs variables d’état.

27 IV.5 Transformation d’un système fermé
5.1 Définition: Une transformation thermodynamique est définie comme le passage d’un état d’équilibre à un autre état d’équilibre. Etat1 Etat2 P2 V2 T2 P1 V1 T1

28 5.2 Exemples de transformations thermodynamiques
Transformation réversible (ou idéale) : c’ est une transformation infiniment lente formée d'une succession d'états d'équilibre. Transformation irréversible : c’est une transformation non réversible rapide et brutale.

29 Transformation quasi-statique
Une transformation est quasi-statique lorsque le système est à chaque instant infiniment voisin d’un état d’équilibre interne. Transformation isobare est une transformation à pression constante Transformation isochore est une transformation à volume constante

30 Transformation isotherme
est une transformation à température constante Transformation adiabatique sans échange de chaleur entre milieu extérieur et le système ( Q=0) Transformation monotherme réalisée à Textérieure constante ( donc Tinitiale =Tfinale =T extérieure ).

31 Transformation monobare
réalisée à Pextérieure constante ( donc Pinitiale =Pfinale ). Transformation cyclique Si l’état initial est identique à l’état final.

32 IV.6 Diagramme thermodynamique
Diagramme de Clapeyron Représente l‘évolution de la transformation dans le plan ( P, V).

33 Exemple d'un diagramme de Clapeyron
Transformation adiabatique Transformation isochore Transformation isotherme

34 IV.7- Gaz parfait 7.1 Définition
C’est un gaz idéal ou les molécules sont des masses ponctuelles et sans interaction entre eux.

35 P V = n R T 7-2 Equation d'un gaz parfait P : pression en Pa
Il existe une loi simple qui relie les grandeurs: (pression, volume, température, nombre de mole) P V = n R T P : pression en Pa V : volume en m3 n : nombre de moles T : température en K R:constante des gaz parfaits R = 8,314 J K-1mole-1

36 Remarques : On peut considérer l’air comme un gaz parfait à pression et a température ambiante. On appelle gaz parfait un gaz dont la pression est faible.

37 l’ équation d’état d’un gaz parfait peut s’exprimer en valeurs massiques.
P V = m r T m: masse du gaz (kg) r : constante massique qui dépend du gaz

38 Pour l’air: M: masse molaire du gaz R: constante des gaz parfait
8,314 J K-1mole-1 Pour l’air: M= 28, kg-1.K-1 rair = J K-1mole-1

39 7-2 Les lois du gaz parfait
Loi de Boyle-Mariotte (température constante)