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• Machines frigorifiques
Dans quel sens sont permis les échanges de chaleur si W 0 ? Passons en revue toutes
les possibilités de fonctionnement :
Q 1 0
Q 2 0 impossible (contradiction avec le premier principe).
Q 2 0 pas d’intérêt
Q 1 0
Q 2 0 machine frigorifique
Q 2 0 pas d’intérêt
9.3. Rendement et efficacité des machines thermiques
En général, dans le cas de moteurs, on parle de rendement et dans le cas de machines
frigorifiques, on parle d’efficacité.
• Rendement d’un moteur
Le rendement r est défini comme le rapport du « travail fourni » à « l’énergie reçue sous
forme de chaleur », soit :
r =
−W
Q 1
Le signe moins permet d’obtenir un rendement positif.
Certaines machines effectuent ce que l’on appelle un cycle de Carnot, c’est-à-dire un
cycle moteur réversible fonctionnant avec deux, et seulement deux, sources de chaleur.
Dans ce cas, on retiendra que :
r = 1 −
T 2
T 1
Démonstration : les deux égalités fondamentales sont dans ce cas : W 1 Q 1 1 Q 2 = 0
(1) et
Q 1
T 1
1
Q 2
T 2
= 0 (2). D’après (1) r =
Q 1 1 Q 2
Q 1
= 1 1
Q 2
Q 1
. Or d’après (2),
Q 2
Q 1
= −
T 2
T 1
donc r = 1 −
T 2
T 1
Remarque : ce rendement est totalement indépendant du fonctionnement interne de la
machine. Dans la réalité, les machines thermiques ont le plus souvent un fonctionnement irréversible. Dans ce cas (2) devient
Q 2
Q 1
−
T 2
T 1
soit r 1 −
T 2
T 1
• Efficacité d’une machine frigorifique
La définition dépend du type de la machine thermique. Deux cas différents sont envisagés
ci-dessous.
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