Bonjour
Tout cela est bien long et je n'ai pas en ce moment le temps de répondre à tout.
Concernant l'entropie : il s'agit du deuxième principe pas du premier !
Question 3 : les domaines de stabilités sont indiqués sur le diagramme (P,T) pas sur le diagramme de Clapeyron qui ne concerne que les phases liquide et vapeur.
Le domaine d'équilibre liquide - vapeur, qui, dans le diagramme (P,T) est représentée par une courbe, correspond, dans le diagramme (P,v) au domaine sous la dourbe de saturation. Le domaine de la vapeur sèche est à droite de ce domaine et, pour P supérieure à la température critique, à droite de l'isotherme critique. Le domaine  du liquide seul est à gauche du domaine d'équilibre liquide vapeur puis à gauche de l'isotherme critique pour les pression supérieure à la pression critique. Tu trouves tout cela sur le net, y compris le diagramme entropique qui est le plus utile pour cette étude.
Attention : S=H/T n'est valide que si la transformation est iréversible, isobare ou monobare et isotherme.
Dans le cas d'une détente réversible adiabatique, S = 0 : la transformation est représentée dans le diagramme (T,s) par une verticale. Si la détente est adiabatique et irréversible, l'entropie augmente, on obtient dans ce même diagramme une droite oblique.
Tu trouveras de l'aide sur le net sur le cycle de Rankine étudié ici.

Merci beaucoup pour votre réponse Vanoise.

Du coup pour la question 5, quelle est la bonne réponse entre mes 2 propositions écrites dans mon message précédent ?

Pour 5 : la proposition correcte est la seconde ; tu es capable de la justifier ?

Pas vraiment justement...

Pourquoi choisir ces valeurs et pas la première ?

Et pour la 4, est-ce que ce que j'ai écrit est correct ? La transformation est-elle bien iréversible, isobare ou monobare et isotherme ?

Pas sûr...

Reprends l'énoncé du second principe et l'expression de la variation d'entropie. Il faut ici s'intéresser à la variation d'entropie correspondant à la vaporisation réversible isobare isotherme d'un kilogramme de liquide. Tu dois savoir que, si P est maintenue fixe, la température est automatiquement fixe lors d'un équilibre liquide vapeur et cette température est la température d'équilibre liquide vapeur fournie par les tables...
Pour 4, j'ai déjà en grande partie répondu ; tu mélanges un peu tout : premier et second principe (c'est au moins la troisième fois que je te corrige à ce sujet...), enthalpie et entropie....

Merci pour votre réponse.

Voici donc ce que je propose pour la question 3 (voir image) : est-ce correct ?

J'ai compris, après relecture de tous vos messages, les questions 4 et 5.

Par contre, à la question 6, je ne vois pas... Est-ce le théorème des moments qu'il faut utiliser ?

Pour 6 : on te dit d'assimiler la vapeur d'eau à un gaz parfait. Connaissant la masse molaire, tu peut connaître la quantité de gaz contenue dans 1kg de vapeur puis tu calcules le volume massique

OK, je vais essayer la 6 avec votre indication.

Pour la question 3, est-ce que ce que j'ai indiqué sur le diagramme dans mon message de 21h48 est correct ?

Oui !

Tant mieux !

Par contre, je ne comprends pas comment je pourrais "connaître la quantité de gaz contenue dans 1kg de vapeur"...

Pour moi dans 1 kg de vapeur il y a forcément 1 kg de gaz ?!

Cela fait depuis tout à l'heure que je cherche...

"Vapeur" et "gaz" sont deux synonymes en physique - chimie.
L'usage veut que l'on emploie de préférence le mot gaz  pour les corps existant à l'état gazeux dans les conditions normales et que l'on emploie de préférence le mot vapeur pour un corps liquide ou solide dans les conditions normales. On parle de vapeur d'eau et de gaz ammoniac...
Tu connais tout de même la masse molaire de l'eau...

Oui, la masse molaire de l'eau est bien 18 g.mol-1 ?

Donc :

1 mol d'eau pèse 18 g.

Donc 1000 g d'eau pèsent 55,5 mol.

Est-ce que c'est un bon début pour la 6 ?

Comment finir la question ?

Tu connais tout de même l'équation d'état des gaz parfaits ! L'énoncé précise bien qu'il faut ici assimiler la vapeur d'eau à un gaz parfait.

Oui.

Donc : pV=nRT.

Donc : V=(nRT)/p

avec n=55,5 mol, T=293 K, et p=0,023 bar.

Est-ce que c'est correct ? Mais là on aurait que le volume et pas le volume massique ?

Merci encore.

La volume massique est le volume correspondant à un kilogramme de matière ; c'est bien ce que tu es en train de calculer...

D'accord !

Donc :

V=(nRT)/p

=(55,5*8,31*293)/2300

V=58,75 m³.

Est-ce que c'est correct ?

OK pour la valeur numérique mais il s'agit d'un volume massique ; l'unité est le m³/kg

D'accord.

Et donc pour la question 7, cette fois c'est le théorème des moments qu'il faut utiliser ?

Autre question : avez-vous des compétences en géophysique (essentiellement sur des forces, contraintes...  sur des roches) ? J'hésite à poster un sujet...

Merci encore pour toute votre aide.

UP...

Si quelqu'un pouvait m'aider pour la question 7...

Merci beaucoup par avance.

Tu sembles obsédé par ce théorème des moments !
La situation est beaucoup plus simple : à température très inférieure à la température critique, le volume massique du liquide saturant est égal au volume massique habituellement constaté pour l'eau liquide seule : sensiblement un litre par kilogramme.

Merci pour la réponse.

Mais v_v introduit dans la question 7, cela correspond à quoi "physiquement" ?

Et c'est quoi le liquide saturant / la vapeur saturante ? Pas compris dans mon cours...

Merci encore.

Une vapeur dans les conditions d'équilibre liquide vapeur est dite "saturante", sinon, elle est qualifiée de "sèche".
Un liquide est qualifiée de saturant quand il est dans les conditions d'équilibre liquide vapeur. On n'a pas donné de qualification particulière aux situations où le liquide n'est pas dans les conditions d'équilibre avec la vapeur. Dans le diagramme (P,v) on distingue le domaine de la vapeur seule donc de la vapeur sèche, le domaine où la vapeur est en équilibre avec le liquide, ce qui correspond à un mélange liquide saturant vapeur saturante et le domaine du liquide seul.

Merci beaucoup pour cette explication très claire Vanoise !!

Donc v_l introduit à la question 7 correspond à quoi "physiquement" ?

Et v_v de la question 6 ?

v_l est le volume massique du liquide saturant tel que je viens de le définir ;
v_v est le volume massique de la vapeur saturante.

D'accord !

Donc on a ici : v_l=1 L.kg^-1.

Est-ce correct ? Et il faut mettre en m³.kg^-1 ou pas ?

OK ; le diagramme utilise pour unité le m³/kg ; autant faire de même mais cela ne me semble pas obligatoire.

D'accord, merci beaucoup. Pour les questions 8 à 16, je pense que je devrais y arriver.

Je passe donc à la question... 17 !

Je dirais que l'état physique du fluide dans le circuit primaire est la vapeur. Est-ce correct ?

Par contre, quel est le rôle du pressuriseur ? C'est écrit dans les documents qu'il permet de maintenir la pression à environ 155 bar, mais pourquoi a-t-on besoin de maintenir à cette pression ?

Bonsoir,

En l'absence de vanoise, un coup de main rapide sur la question 17 (après je laisserai reprendre la main pour la suite) :

si, comme tu l'écris, l'eau dans le circuit primaire passait à l'état vapeur, les assemblages combustible seraient rapidement dénoyés et s'échaufferaient jusqu'à atteindre leur point de fusion, ce qui nous dirigerait tout droit vers un accident nucléaire avec fusion du coeur, tout comme ce fut le cas à Tchernobyl ou à Fukushima (même si les technologies de ces deux réacteurs étaient différentes aux réacteurs français) ...

Si tu lis attentivement le § "circuit primaire" en page 3 de ton énoncé, il est clairement écrit que la fonction du pressuriseur est d'empêcher l'eau de bouillir, ce que tu aurais pu également déduire en traçant le point (300°C, 155 bars) sur le diagramme (P,T) de l'eau.

Bonsoir gbm,

Merci beaucoup pour le coup de main, ça fait plaisir !

Donc l'eau est à l'état liquide dans le circuit primaire, n'est-ce pas ?

Par contre, en quoi le fait de maintenir l'eau à 155 bar permet d'éviter que l'eau bouille ?

Il faut aussi préciser une température, non ? En page 3, il n'y a que quelque chose de peu précis : plus de 300 degrés...

Merci beaucoup pour l'aide !

Dans le schéma de principe de la centrale nucléaire (page7) il est précisé "eau du circuit primaire à 155 bar et environ 573 K" => point de fonctionnement (300°C ; 155 bars).

Utilise le diagramme (P,T) présenté dans le document 2 : trace le point (300°C ; 155 bar) pour t'en convaincre.

Puis en traçant le point d'ébullition à 300°C tu connaîtras la marge que tu as dans le circuit primaire vis-à-vis du risque d'ébullition (c'est un paramètre de sûreté nucléaire surveillé en continu dans la cuve).

Effectivement, maintenant c'est clair !

Pour la question 18, il s'agit de calculer une pression minimale...

Mais quelle formule utiliser ? Pas l'équation des gaz parfaits car l'eau est liquide...

Merci encore.

Vanoise, je ne sais pas si vous pouvez prendre le relais de gbm pour la question 18...

Merci beaucoup par avance si vous le pouvez.

Le sujet est bientôt fini...

Parfois je me demande si tu prends sérieusement le temps de lire nos indications ou si la finalité pour toi est de finir coûte que coûte le DM ...

Si tu relis mon message du 27-10-19 à 20:13 je t'avais donné une indication pour la question 18 : pas de calcul à faire, uniquement une analyse avec le diagramme (P,T) de l'eau.

Pour la température T = 300°C tu es capable de tracer le point d'ébullition, d'en déduire la pression associée et donc la marge que tu as vis-à-vis du risque d'ébullition : marge = 155 bars - P_ébullition = ...

Je vois que vanoise s'est reconnecté depuis ma dernière intervention, les règles de bienséance font que je le laisse désormais poursuivre

Merci.

Mais ce que je ne comprends pas, c'est le lien entre la marge et la pression minimale ?

Pression minimale = point d'ébullition à 300°C => à déterminer sur le diagramme (P,T) de l'eau

Marge vis-à-vis de l'ébullition = pression nominale du réacteur (155 bars) - pression d'ébullition (300°C) = ...

Merci pour cette explication.

Est-ce que la pression minimale, que j'ai obtenue avec le document 2, est 100 bar ?

Qu'est-ce que cela signifie "physiquement" ?

Merci encore.

Physiquement

C'est que tu n'as pas pris le temps, une fois de plus, de lire attentivement la réponse apportée dans mon message antérieur.

Je te recommande vivement de relire ton cours sur le diagramme (P,T) de l'eau et d'arrêter de slalomer entre les deux pour résoudre en même temps un DM de maths () et un DM de physique.

Tu te disperses et le compte n'y est pas : quand on te consacre du temps pour t'aider à avancer, tu n'es plus avec nous mais sur ton autre topic et quand tu reviens, tu postes rapidement quelque chose histoire de dire que et tu repars sur l'autre sujet ...

Résultat des courses : tu n'es mobilisé ni sur l'un, ni sur l'autre et on tourne en rond ...

Vous avez raison, mais sinon j'ai peur de ne pouvoir terminer aucun des 2 DMs...

C'est pour cela que j'alterne entre les 2...

Mais c'est bon, j'ai compris ce que cela signifiait physiquement.

Donc c'est bien 100 bar la pression minimale ?

Oui ! Ce qui laisse une marge appréciable en fonctionnement normal pour la cuve nucléaire.

Pour la question 19, il suffit d'exploiter les documents, tout y est !

Mon intervention provisoire se finit donc sur cette question, vanoise, à toi de jouer !

Pour lui simplifier la vie, tu ferais bien de poster au moins tes pistes des questions 19 à 24, ce qui est une analyse qualitative, sur la base des connaissances du cours et des docs proposés.

Bonne soirée

Merci beaucoup.

Propositions pour les 2 questions suivantes :

19. Le fluide du circuit primaire reçoit un transfert thermique de la part des assemblages formant le cœur du réacteur. Signe positif.

Le fluide du circuit primaire fournit un transfert thermique à l'eau circulant dans le circuit secondaire. Signe négatif.

Est-ce correct ? Il en manque ?

19. Le fluide du circuit secondaire reçoit un transfert thermique de la part du circuit primaire. Signe positif. Est-ce correct ?

Le fluide du circuit secondaire fournit un transfert thermique à la turbine ?? Si oui, quel est son signe ?

Merci encore pour vos explications.

Je ne sais pas ce que vous en pensez gbm en l'absence de vanoise...

Merci infiniment à vous 2 de m'aider.

***citation inutile supprimée***

@gbm : Par rapport à ce que vous dites sur l'autre île, ici il y a quand-même beaucoup de propositions, non ?!

etudiantilois,

Tu n'as pas encore compris ce que j'entendais gentiment par "girouette" : je te demande de réfléchir aux questions 19 à 24 pour faciliter la prochaine intervention de vanoise, et lui montrer que son investissement depuis le début du topic n'a pas été vain (notamment sur la notion d'entropie en traçant le cycle de Rankine des questions 21 à 24).

Tu écris rapidement une bribe de réponse pour les question 19 et 20 et hop ! Tu repars direct sur l'île maths pour rebondir sur ton autre DM ... Tu postes rapidement quelque chose sur l'île maths et hop ! Tu retournes sur l'île physique pour voir si vanoise ou moi-même t'avons répondu ...

Cela ne t'aide pas à approfondir tes recherches sur ce sujet classique de thermodynamique, alors qu'il aborde des notions clés à connaître par coeur du cours.

Honnêtement, je m'interroge sur les acquis que tu auras en thermodynamique à l'issue de ce topic, tout comme je m'étais interrogé sur ma dernière intervention sur le dipôle RLC.

19 :

§Circuit primaire (p3) : l'eau de la cuve s'échauffe au contact des assemblages de combustible => l'énergie nucléaire produite par la réaction entretenue des noyaux d'uranium se transmet à l'eau en énergie thermique (signe positif car "entrante" dans le système considéré).

Cette eau circule dans le circuit primaire par le biais d'une pompe jusqu'à atteindre la générateur de vapeur, dont la fonction est d'échanger la chaleur du primaire avec le circuit secondaire (signe négatif car "sortante" du système considéré)

20 : pour le circuit secondaire, le circuit primaire transmet la chaleur produite par la cuve par le biais du générateur de vapeur (cette fois-ci, l'énergie thermique étant entrante, elle a une contribution positive au système considéré) : c'est la source chaude.

Puis la vapeur produite (énergie thermique => énergie thermodynamique) permet d'alimenter la turbine (énergie thermodynamique => énergie cinétique) qui entraîne l'arbre du groupe turbo-alternateur pour produire de l'électricité (énergie cinétique => énergie mécanique => énergie électrique). Cette vapeur est liquéfiée par le biais du condenseur : c'est la source froide de ton circuit secondaire (contribution négative, car énergie "extraite" du système).

C'est ce type de rédaction qu'on attend.

Sur ce, je vous laisse poursuivre tous les deux,

Bonne soirée !

Sincèrement, merci beaucoup gbm pour cette réponse détaillée qui m'aide à bien comprendre le sujet. Merci beaucoup aussi vanoise.

J'ai ouvert un topic sur l'île des maths à propos des méthodes de travail que j'ai (ou plutôt que je n'ai pas justement...), si vous pouviez m'aider :



Au secours, je ne sais vraiment plus quoi faire...

Pour la question 21, je pense que j'ai compris en regardant sur Internet des explications sur le cycle de Rankine comme me l'avait suggéré vanoise.

Voici des propositions pour les questions suivantes :

22.
Phase de contact avec la source froide : EA.
Phase de contact avec la source chaude : BD.
Est-ce correct ?

23.
C'était dans mon cours...

24.
Là je ne sais pas ?

Merci beaucoup pour toute votre aide.

OK pour 22.
24 : "copié-collé" d'un extrait de mon message du 25/10 à 10h18 :
Dans le cas d'une détente réversible adiabatique, S = 0 : la transformation est représentée dans le diagramme (T,s) par une verticale. Si la détente est adiabatique et irréversible, l'entropie augmente, on obtient dans ce même diagramme une droite oblique.
25 : enfin nous y voilà ! : le théorème des moments est applicable à condition de raisonner sur l'entropie massique.

Merci pour la réponse.

Pour ce qui est de la représentation d'une transformation dans le diagramme (P,V) ou (T,S), c'est un point du cours que je n'ai toujours pas compris.

Pour (P,V) : pas compris comment on représente la transformation adiabatique réversible, et la transformation isotherme.

Pour (T,S) : pas compris comment on représente la transformation isobare et la transformation isochore.

Et dans les cas que je viens d'évoquer on est dans le cas réversible ou irréversible ? Qu'est-ce que ça change sur le dessin de la transformation ?
Et quel est le lien avec S dans tout ça ? Pourquoi l'entropie interviendrait-elle ?

Merci encore, vous éclaircissez tellement de choses...

Diagramme (P,V) :
isotherme réversible :

P.V=K (constante) ; soit :

Les isothermes réversibles sont des branches d'hyperboles

adiabatique réversible :

(constante) ; soit :

Même allure en un peu plus “pentue”.

Diagramme (T,S) :

Isobare réversible :



Je te laisse démontrer que l'on obtient des branches d'exponentielles. Même étude pour les isochores réversibles en remplaçant Cp par Cv.
Intérêts du diagramme (T,S) :
* les transformations les plus fréquemment utilisées dans les machines thermiques ont des allures simples dans ce diagramme.
* puisque : Q=T.dS pour une évolution réversible, l'aire sous une courbe représente la quantité de chaleur reçue. L'aire d'un cycle représente la chantité totale de chaleur reçue sur un cycle. Puisque sur un tel cycle :
U=W+Q=0 , l'aire du cycle représente aussi le travail total reçue sur le cycle avec la même convention de signe sur W qu'en diagramme (P,V).