Chapitre 9 • Les machines thermiques
Remarque
Si le cycle est décrit de manière réversible :
Qc
Tc
+
Q f
T f
= 0.
9.2.2 Différentes classes de machines dithermes
Avec deux sources de chaleur, diverses combinaisons d’échanges thermiques et mécaniques peuvent être envisagées, donnant lieu à différents types de machines thermiques
que l’on peut classer selon plusieurs critères : moteurs et récepteurs, possibles et impossibles, utiles et inutiles. Au-delà des considérations techniques, le critère de possibilité
impose que les machines dithermes fonctionnelles satisfassent les principes de la thermodynamique.
Le diagramme de Raveau, représentant dans le plan de coordonnées (Q f , Q c ) l’ensemble des machines dithermes, permet de déterminer graphiquement les différentes
situations compatibles ou non avec le deuxième principe (Fig. 9.2).
Machines dithermes
impossibles
Moteurs dithermes
possibles et utiles
Récepteurs dithermes
possibles et utiles
W < 0 Q c > 0 Q f < 0
1
1
W > 0 Q c > 0 Q f < 0
2
2
W > 0 Q c < 0 Q f < 0
3
3
W > 0 Q c < 0 Q f > 0
4
4
Impossible
Possible
Q c
Q f
Q c + Q f = 0
Q c +
Q f = 0
T c
T f
Moteurs
W < 0
W > 0
Récepteurs
Figure 9.2 Diagramme de Raveau
Le secteur (1) correspond aux machines dithermes motrices ; le secteur (4) regroupe
les machines dithermes réceptrices qui ont un intérêt pratique : il s’agit des machines
frigorifiques et des pompes à chaleur.
L’inégalité de Clausius impose Q c −
T c
T f
· Q f , avec T c > T f , c’est-à-dire que toute
la région située au-dessus de la droite de pente – T c / T f < 0 (zone grisée) est interdite
par le deuxième principe. Les machines dithermes possibles sont donc situées sous la
droite.
La frontière entre les machines motrices (W < 0) et les machines réceptrices (W > 0)
correspond à la droite W = – Q f – Q c = 0 (d’après le bilan énergétique), c’est-à-dire à la
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 188 — #198
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Si le cycle est décrit de manière réversible :
Qc
Tc
+
Q f
T f
= 0.
9.2.2 Différentes classes de machines dithermes
Avec deux sources de chaleur, diverses combinaisons d’échanges thermiques et mécaniques peuvent être envisagées, donnant lieu à différents types de machines thermiques
que l’on peut classer selon plusieurs critères : moteurs et récepteurs, possibles et impossibles, utiles et inutiles. Au-delà des considérations techniques, le critère de possibilité
impose que les machines dithermes fonctionnelles satisfassent les principes de la thermodynamique.
Le diagramme de Raveau, représentant dans le plan de coordonnées (Q f , Q c ) l’ensemble des machines dithermes, permet de déterminer graphiquement les différentes
situations compatibles ou non avec le deuxième principe (Fig. 9.2).
Machines dithermes
impossibles
Moteurs dithermes
possibles et utiles
Récepteurs dithermes
possibles et utiles
W < 0 Q c > 0 Q f < 0
1
1
W > 0 Q c > 0 Q f < 0
2
2
W > 0 Q c < 0 Q f < 0
3
3
W > 0 Q c < 0 Q f > 0
4
4
Impossible
Possible
Q c
Q f
Q c + Q f = 0
Q c +
Q f = 0
T c
T f
Moteurs
W < 0
W > 0
Récepteurs
Figure 9.2 Diagramme de Raveau
Le secteur (1) correspond aux machines dithermes motrices ; le secteur (4) regroupe
les machines dithermes réceptrices qui ont un intérêt pratique : il s’agit des machines
frigorifiques et des pompes à chaleur.
L’inégalité de Clausius impose Q c −
T c
T f
· Q f , avec T c > T f , c’est-à-dire que toute
la région située au-dessus de la droite de pente – T c / T f < 0 (zone grisée) est interdite
par le deuxième principe. Les machines dithermes possibles sont donc situées sous la
droite.
La frontière entre les machines motrices (W < 0) et les machines réceptrices (W > 0)
correspond à la droite W = – Q f – Q c = 0 (d’après le bilan énergétique), c’est-à-dire à la
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