1 • Les deux principes
de la thermodynamique
11
1.2 Le premier principe
de la thermodynamique
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
1.2.2 Système thermodynamique ouvert
Considérons maintenant un système ouvert qui échange non seulement
chaleur et énergie mécanique avec le milieu extérieur mais également de
la matière. Pour aborder ce problème, nous allons d’abord introduire les
notions de volume de contrôle et de système fermé déformable.
I Volume de contrôle
Le système ouvert n’est bien défini que si sa surface extérieure est ellemême bien définie. Or cette surface est limitée par certains orifices par
lesquels s’effectue l’échange de matière avec l’extérieur. Contentonsnous, pour l’explication, du cas où il n’y a que deux orifices : un orifice
pour l’entrée de matière et un orifice pour la sortie de matière. On peut
ainsi définir un volume de contrôle correspondant au système ouvert.
Mais on peut également définir un volume de contrôle ayant pour surface extérieure celle du système ouvert mais comprenant de plus un
volume dans le conduit d’entrée et/ou de sortie. Considérant un écoulement de fluide dans le système ouvert, nous allons ainsi définir trois
volumes de contrôle :
– le volume de contrôle du système ouvert;
– le volume de contrôle comprenant le système ouvert plus le volume
du fluide dans le conduit d’entrée comprenant la masse de fluide qui
va pénétrer dans l’ouvert entre les temps t et t + dt;
– le volume de contrôle comprenant le système ouvert plus le volume
du fluide dans le conduit de sortie comprenant la masse de fluide qui
va sortir de l’ouvert entre les temps t et t + dt.
I Système fermé déformable
Ayant introduit ces différents volumes de contrôle, on peut définir un
système fermé déformable (Fermé 1) qui, à l’instant t, comprend tout le
système ouvert plus la matière contenue dans le volume du conduit
d’entrée qui sera introduite dans le système ouvert entre les temps t et
t + dt (Figure 1.3). Au cours du temps t à t + dt, la matière contenue dans
le conduit d’entrée va pénétrer dans l’ouvert; en revanche de la matière
va sortir dans le conduit de sortie. Ainsi, on peut définir à l’instant t + dt
www.biblio-scientifique.net
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1.2 Le premier principe
de la thermodynamique
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1.2.2 Système thermodynamique ouvert
Considérons maintenant un système ouvert qui échange non seulement
chaleur et énergie mécanique avec le milieu extérieur mais également de
la matière. Pour aborder ce problème, nous allons d’abord introduire les
notions de volume de contrôle et de système fermé déformable.
I Volume de contrôle
Le système ouvert n’est bien défini que si sa surface extérieure est ellemême bien définie. Or cette surface est limitée par certains orifices par
lesquels s’effectue l’échange de matière avec l’extérieur. Contentonsnous, pour l’explication, du cas où il n’y a que deux orifices : un orifice
pour l’entrée de matière et un orifice pour la sortie de matière. On peut
ainsi définir un volume de contrôle correspondant au système ouvert.
Mais on peut également définir un volume de contrôle ayant pour surface extérieure celle du système ouvert mais comprenant de plus un
volume dans le conduit d’entrée et/ou de sortie. Considérant un écoulement de fluide dans le système ouvert, nous allons ainsi définir trois
volumes de contrôle :
– le volume de contrôle du système ouvert;
– le volume de contrôle comprenant le système ouvert plus le volume
du fluide dans le conduit d’entrée comprenant la masse de fluide qui
va pénétrer dans l’ouvert entre les temps t et t + dt;
– le volume de contrôle comprenant le système ouvert plus le volume
du fluide dans le conduit de sortie comprenant la masse de fluide qui
va sortir de l’ouvert entre les temps t et t + dt.
I Système fermé déformable
Ayant introduit ces différents volumes de contrôle, on peut définir un
système fermé déformable (Fermé 1) qui, à l’instant t, comprend tout le
système ouvert plus la matière contenue dans le volume du conduit
d’entrée qui sera introduite dans le système ouvert entre les temps t et
t + dt (Figure 1.3). Au cours du temps t à t + dt, la matière contenue dans
le conduit d’entrée va pénétrer dans l’ouvert; en revanche de la matière
va sortir dans le conduit de sortie. Ainsi, on peut définir à l’instant t + dt
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