Chapitre 9 • Les machines thermiques
Cette relation du bilan entropique est aussi connue sous le nom d’« inégalité de
Clausius » ou principe de Carnot – Clausius.
9.1.4 Efficacité d’une machine thermique
L’efficacité d’une machine thermique, notée e, est le rapport (en valeur absolue) du
transfert d’énergie utile au transfert d’énergie dépensé pour le fonctionnement.
L’efficacité est une grandeur positive, qui dépend de la nature de la machine thermique. On pourra également utiliser les termes de rendement, dans le cas des machines
thermiques motrices, et de coefficient de performance, dans celui des machines thermiques réceptrices.
9.1.5 Cas des machines monothermes
Un cycle monotherme est une évolution cyclique au cours de laquelle le système
n’échange de la chaleur qu’avec une seule source de chaleur ou un ensemble de
sources de chaleur de même température. Une machine thermique fonctionnant sur
ce principe est appelée machine monotherme.
a) Réalité des machines monothermes motrices et réceptrices
Considérons une machine monotherme qui, à chaque cycle, échange un travail W et une
quantité de chaleur Q avec un thermostat à la température T 0 . Nous obtenons :
• Bilan énergétique :
W + Q = 0 d’où Q = – W
• Bilan entropique :
Q
T 0
0
La température T 0 étant une grandeur positive, la condition de réalisation d’un cycle
monotherme impose que Q soit négatif. En conséquence, W ne peut être que positif.
Une machine thermique en contact avec une seule source de chaleur ne peut, au
cours d’un cycle, que recevoir du travail et fournir de la chaleur.
Un radiateur électrique est un exemple de machine réceptrice monotherme. Il reçoit
du travail sous forme électrique et le restitue par transfert thermique à la pièce qu’il doit
chauffer.
b) Énoncé de Thomson (Lord Kelvin)
Énoncé historique du deuxième principe
« Il est impossible de construire une machine qui, fonctionnant suivant un cycle,
fournirait du travail en prenant de la chaleur à une seule source » ; autrement dit :
« il n’est pas de moteur qui puisse produire du travail à partir d’une seule source
de chaleur ».
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 186 — #196
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Cette relation du bilan entropique est aussi connue sous le nom d’« inégalité de
Clausius » ou principe de Carnot – Clausius.
9.1.4 Efficacité d’une machine thermique
L’efficacité d’une machine thermique, notée e, est le rapport (en valeur absolue) du
transfert d’énergie utile au transfert d’énergie dépensé pour le fonctionnement.
L’efficacité est une grandeur positive, qui dépend de la nature de la machine thermique. On pourra également utiliser les termes de rendement, dans le cas des machines
thermiques motrices, et de coefficient de performance, dans celui des machines thermiques réceptrices.
9.1.5 Cas des machines monothermes
Un cycle monotherme est une évolution cyclique au cours de laquelle le système
n’échange de la chaleur qu’avec une seule source de chaleur ou un ensemble de
sources de chaleur de même température. Une machine thermique fonctionnant sur
ce principe est appelée machine monotherme.
a) Réalité des machines monothermes motrices et réceptrices
Considérons une machine monotherme qui, à chaque cycle, échange un travail W et une
quantité de chaleur Q avec un thermostat à la température T 0 . Nous obtenons :
• Bilan énergétique :
W + Q = 0 d’où Q = – W
• Bilan entropique :
Q
T 0
0
La température T 0 étant une grandeur positive, la condition de réalisation d’un cycle
monotherme impose que Q soit négatif. En conséquence, W ne peut être que positif.
Une machine thermique en contact avec une seule source de chaleur ne peut, au
cours d’un cycle, que recevoir du travail et fournir de la chaleur.
Un radiateur électrique est un exemple de machine réceptrice monotherme. Il reçoit
du travail sous forme électrique et le restitue par transfert thermique à la pièce qu’il doit
chauffer.
b) Énoncé de Thomson (Lord Kelvin)
Énoncé historique du deuxième principe
« Il est impossible de construire une machine qui, fonctionnant suivant un cycle,
fournirait du travail en prenant de la chaleur à une seule source » ; autrement dit :
« il n’est pas de moteur qui puisse produire du travail à partir d’une seule source
de chaleur ».
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