Mise en œuvre dans des échangeurs thermiques ou en génie des procédés, l’ébullition libre désigne le processus de transfert thermique d'une paroi chauffée vers un liquide, associé à un changement de phase. Sa maîtrise impose la compréhension des phénomènes fondamentaux régissant l’équilibre des phases liquide-vapeur.

Pour assurer le refroidissement de liquides, d’ambiances et de systèmes, l’ébullition convective conduit à des transferts thermiques plus efficaces qu’en ébullition libre. Les échanges thermiques dépendent du phénomène de convection forcée et du processus d’ébullition nucléée, ainsi que de la géométrie des systèmes.

La compréhension de la thermodynamique des équilibres entre phases sous pression est essentielle en génie chimique et énergétique. De nouveaux modèles permettent notamment un meilleur dimensionnement des systèmes et la réduction du nombre de points expérimentaux à déterminer.

En production de froid et d’énergie, la plupart des opérations unitaires concernent les mélanges et non pas les composés purs. Des modèles thermodynamiques prenant en compte les interactions moléculaires entre espèces chimiques différentes sont requis pour le calcul des équilibres entre phases.

Étudiez les divers mécanismes du transfert radiatif dans les milieux qui absorbent, émettent ou diffusent les photons. Leur connaissance permet d’établir un modèle physique sur lequel se fondent les principales méthodes de modélisation du rayonnement thermique.

Les diagrammes de changements de phase font partie encore de nos jours des outils de base du thermodynamicien. Non seulement les transformations subies par les fluides y sont précisément reportées, mais ces représentations permettent même la déduction de leurs propriétés.

Les installations énergétiques industrielles sont la plupart du temps considérées comme des systèmes ouverts. L’analyse des irréversibilités peut donc s’appuyer sur une étude des bilans entropiques. La méthode exergétique permet, elle, de couvrir les concepts du premier et du deuxième principe de thermodynamique.

La thermodynamique est à la base de l’énergétique, puisqu’elle sert à décrire et à analyser le fonctionnement des systèmes énergétiques. Une approche sous cet angle de vue est notamment utile pour l'étude des machines thermiques et des échangeurs de chaleur.

En dynamique des fluides réels, deux grands types d’écoulement sont distingués, l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent. En théorie, les équations générales de bilans sont applicables, cependant les fluctuations des paramètres thermocinématiques du fluide introduisent des inconnues supplémentaires.

Approfondissez les notions d’entropie, d’irréversibilité et de création d’entropie avec la présentation détaillée du deuxième principe de la thermodynamique. L’application de ce concept aux convertisseurs d’énergie montre un comportement différent de l’énergie thermique par rapport aux autres formes d’énergie.