Les machines thermiques

Résumé du document

On appelle machine thermique tout dispositif capable de convertir de l'énergie thermique en énergie mécanique (et inversement) et subissant une transformation cyclique. Cela suppose que le système revient, après divers transformations, dans son état initial. Nous allons restreindre notre étude aux cas particulier mais fondamental des machines thermiques dithermes (...)

Extraits

[...] et QF = nR(TB ! TE ) ! ! En substituant, nous obtenons l'expression de l'efficacité en fonction des températures aux quatres sommets du cycle : e = QF QC = (TE ! TB ) (TD ! TC ) ! On utilise le caractère isentropique des évolutions BC et DE, cela donne : ! ! ! ! TBVmax = TCVmin = TDVmin et TEVmax On fait apparaître le taux de compression ce qui donne : TC = TB a ! [...]

[...] Cela est possible grâce au travail reçu par le système. Dans un réfrigérateur, le système ! est le fluide réfrigérant, la source chaude est la pièce dans laquelle se trouve le réfrigérateur et la source froide le compartiment intérieur du réfrigérateur dans lequel on entrepose les aliments. L ‘efficacité thermodynamique L'efficacité thermodynamique (grandeur définie toujours positive et notée e ) est le rapport de ce que l'expérimentateur gagne sur ce qu'il perd. Dans le cas présent, elle vaut, par définition : L'expérimentateur gagne QF QF W L'expérimentateur doit fournir le travail Cherchons à trouver une valeur maximale de e en fonction des seules températures des sources thermiques. [...]

[...] On obtient finalement : e = 1 a " ! ! Avec ! = on obtient par exemple pour pour a=9 Du fait du modèle trop parfait, ces valeurs surestiment nettement les efficacités effectivement obtenues qui sont de 10 à moins élevées. Cependant, l'évolution de l'efficacité avec le taux de compression prévue par le modèle est conforme à la réalité. L'augmentation à priori souhaitable du taux de compression est limitée par le phénomène d'auto-allumage ; le mélange s'enflamme spontanément avant la fin de la compression ; l'explosion violente du mélange provoque alors un choc préjudiciable sur les pièces mécaniques, on dit que le moteur cogne. [...]

[...] 1er principe de la thermodynamique appliqué au système fermé ! qui décrit un cycle BCDEB: = UB " UB = 0 = W + QC + QF donc e = 1 + QF QC . Au cours de l'évolution isochore CD, le travail reçu est nul. On applique le 1er principe au système fermé ! pour l'évolution CD : = UD " UC = 0 = 0 + QC comme le gaz est parfait : UD ! UC = CV (TD ! [...]

[...] ' Il ne faut pas s'étonner du fait que eC > 1 car la chaleur reçue par la pièce à chauffer est prélevée sur l'atmosphère extérieure. Le cycle de Carnot est le même que celui du réfrigérateur. [...]