1 • Les deux principes
de la thermodynamique
41
1.5 L’exergie
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
1.5 L’exergie
Le premier principe nous a permis de rendre compte de la conservation
de l’énergie alors que le second principe nous permet de ne retenir que
les transformations autorisées. En combinant ces deux principes, nous
allons introduire la notion d’exergie qui va permettre d’introduire une
notion qualitative et quantitative très importante : celle de qualité de
l’énergie (en complément au premier principe qui a introduit la notion
de quantité d’énergie). L’exergie intégrera donc d’une part les notions de
quantité (premier principe) et de qualité (second principe) de cette énergie.
1.5.1 Système fermé cyclique ditherme
Nous allons d’abord introduire les notions d’exergie et de rendement
exergétique pour un système fermé cyclique car c’est beaucoup plus
facile que pour un système ouvert. Considérons un système fermé
ditherme qui échange de la chaleur avec uniquement deux sources de
chaleur ainsi que du travail mécanique avec l’extérieur.
Revenant au système de deux équations des premier et second principes
obtenues pour un cycle, on a, pour le système fermé global :
[1.65]
Multiplions l’équation [1.65a] par T 0 , où T 0 est la température de
« référence ». La température de référence est la température du milieu
ambiant, ici nous supposerons qu’elle est égale à la température du rejet
thermique. Faire la différence [1.65a] – T 0 [1.65b] conduit à :
[1.66]
Définissons le facteur de Carnot correspondant à la température T par :
[1.67]
s.c.
s.f.
s.c.
s.f.
s.c.
s.f.
0 [a]
0 [b]
i
q
q
w
q
q
S
T
T
+
+ =
Ï
Ô
Ì
+
=-D £
Ô
Ó
0
0
s.c.
s.f.
0
s.c.
s.f.
1
1
0a v e c
0
i
i
T
T
q
q
w T S
S
T
T
Ê
ˆ
Ê
ˆ
-
+
-
+ - D =
D ≥
Á
˜
Á
˜
Ë
¯
Ë
¯
0
1
T
T
q = -
www.biblio-scientifique.net