École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : PET · S1 · UE1 — Sciences physiques

  • Thermodynamique

    La thermodynamique étudie les échanges d’énergie sous forme de travail et de chaleur et les transformations de la matière qui les accompagnent. Dans l’industrie pétrolière, elle est partout : comportement des gaz dans un séparateur ou une bouteille, chauffage du brut visqueux avant pompage, fours et colonnes de distillation de la raffinerie SORAZ de Zinder, compresseurs de gaz, turbines et moteurs diesel des stations de pompage et des groupes électrogènes des sites isolés, climatisation des bases vie sous 45 °C. Ce cours pose les notions de base (système, état, température, gaz parfait), énonce le premier principe (conservation de l’énergie) et le second principe (entropie, irréversibilité), puis les applique aux machines thermiques.

    Objectifs d’apprentissage

    • Définir un système thermodynamique, ses variables d’état et utiliser l’équation d’état des gaz parfaits, en unités SI et de champ.
    • Distinguer chaleur, travail et énergie interne ; appliquer le premier principe aux transformations usuelles.
    • Calculer des variations d’entropie et interpréter le second principe.
    • Calculer le rendement d’un moteur et l’efficacité d’une machine frigorifique ou d’une pompe à chaleur, et les comparer aux limites de Carnot.

    Prérequis

    Notions de physique générale (énergie, pression, température), calcul algébrique, logarithme népérien et exponentielle, dérivée et intégrale simples.

    Plan du cours

    1. Systèmes thermodynamiques, température et gaz parfait
    2. Énergie interne et premier principe
    3. Second principe et entropie
    4. Machines thermiques et cycles

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 14 h de cours magistral (CM), 6 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques (TP), 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, quiz en ligne, 40 %) et examen terminal écrit (60 %).

    Bibliographie

    • P. Atkins, J. de Paula, Chimie physique, De Boeck.
    • M. W. Zemansky, R. H. Dittman, Heat and Thermodynamics, McGraw-Hill.
    • Y. A. Çengel, M. A. Boles, Thermodynamique : une approche pragmatique, Chenelière / De Boeck.
    • J.-P. Pérez, Thermodynamique : fondements et applications, Dunod.

  • Mécanique générale

    La mécanique générale est la porte d’entrée de toutes les disciplines techniques de l’ingénierie pétrolière : le levage d’un train de tiges par le treuil d’un appareil de forage, la rotation de la table ou du top drive, le freinage d’un camion-citerne sur la route Agadem–Zinder, la mise en mouvement du brut dans le pipeline Niger–Bénin ou le choc d’un wagon-citerne sur un butoir relèvent tous des mêmes lois. Ce cours présente la mécanique classique (newtonienne) du point matériel puis des systèmes et des solides en rotation. Il privilégie la méthode : choisir un système, un référentiel, faire le bilan des forces, appliquer la bonne loi et vérifier l’homogénéité et l’ordre de grandeur du résultat.

    Objectifs d’apprentissage

    • Décrire le mouvement d’un point (position, vitesse, accélération) en coordonnées cartésiennes et en mouvement circulaire.
    • Énoncer et appliquer les trois lois de Newton, y compris avec frottement et plan incliné.
    • Utiliser le travail, la puissance et le théorème de l’énergie cinétique pour résoudre des problèmes de levage, de pompage et de freinage.
    • Appliquer la conservation de la quantité de mouvement aux collisions élastiques et inélastiques.
    • Déterminer un centre de masse et un moment d’inertie, et appliquer le principe fondamental de la dynamique en rotation.

    Prérequis

    Mathématiques et physique du secondaire : vecteurs, trigonométrie, dérivées simples, équations du premier et du second degré, notions de force et d’énergie.

    Plan du cours

    1. Cinématique du point matériel
    2. Lois de Newton et applications
    3. Travail, énergie, quantité de mouvement et collisions
    4. Systèmes de particules et corps rigides en rotation

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques (TP) et 30 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (interrogations écrites de TD, devoir surveillé et quiz en ligne, 40 %) et examen terminal écrit (60 %).

    Bibliographie

    • D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Physique 1 : Mécanique, Dunod (trad. de Fundamentals of Physics, Wiley).
    • R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, Le cours de physique de Feynman — Mécanique, Dunod.
    • J.-P. Pérez, Mécanique : fondements et applications, Dunod.
    • H. D. Young, R. A. Freedman, University Physics, Pearson.