9.2. Les machines thermiques dithermes
deuxième bissectrice Q f + Q c = 0. Les machines motrices sont donc représentées par
les points situés au-dessus de cette droite (elles doivent satisfaire Q c > – Q f ).
Nous constatons que le secteur (1) est le seul qui convienne pour une machine
ditherme motrice qui fonctionne donc en recevant de la chaleur de la source chaude et
en cédant de la chaleur à la source froide, avec Q c > |Q f |.
Parmi les machines dithermes réceptrices (secteurs 2, 3 et 4), seules sont utiles
celles qui permettent d’inverser le sens spontané des échanges thermiques. Ce sont les
machines frigorifiques et les pompes à chaleur, qui correspondent au secteur (4) : la
source chaude reçoit de la chaleur et la source froide en fournit à la machine.
9.2.3 Le cycle de Carnot
a) Définition et représentation graphique
Le cycle de Carnot est un cycle réversible décrit par une machine ditherme en
contact avec deux thermostats. Il comporte :
• deux évolutions isothermes, aux températures T f et T c ;
• deux évolutions adiabatiques qui correspondent en fait à deux isentropiques
puisque le cycle est réversible.
Les représentations de ce cycle dans le diagramme de Clapeyron P(V) et dans le
diagramme entropique T(S) permettent de représenter respectivement les énergies mécanique (W) et thermique (Q) transférées globalement au cours du cycle (Fig. 9.3).
Pour ces deux représentations, un cycle moteur (W < 0) est décrit dans le sens
horaire (ABCDA) alors qu’un cycle récepteur est décrit dans le sens trigonométrique
(ou anti-horaire, ADCBA).
V
T = T c
T = T f
B
A
Aire = W
D
C
P
C
D
A
Aire = Q = −W
B
T
T c
T f
S
a)
b)
Figure 9.3 Représentation graphique du cycle de Carnot
En coordonnées de Clapeyron (P, V ) pour un gaz parfait ; b) en coordonnées entropiques
(T, S).
Remarque
Les transferts thermiques isothermes sont très difficiles à réaliser avec un gaz, mais
ils deviennent envisageables lorsqu’ils sont associés à un changement d’état physique
du fluide.
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 189 — #199
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deuxième bissectrice Q f + Q c = 0. Les machines motrices sont donc représentées par
les points situés au-dessus de cette droite (elles doivent satisfaire Q c > – Q f ).
Nous constatons que le secteur (1) est le seul qui convienne pour une machine
ditherme motrice qui fonctionne donc en recevant de la chaleur de la source chaude et
en cédant de la chaleur à la source froide, avec Q c > |Q f |.
Parmi les machines dithermes réceptrices (secteurs 2, 3 et 4), seules sont utiles
celles qui permettent d’inverser le sens spontané des échanges thermiques. Ce sont les
machines frigorifiques et les pompes à chaleur, qui correspondent au secteur (4) : la
source chaude reçoit de la chaleur et la source froide en fournit à la machine.
9.2.3 Le cycle de Carnot
a) Définition et représentation graphique
Le cycle de Carnot est un cycle réversible décrit par une machine ditherme en
contact avec deux thermostats. Il comporte :
• deux évolutions isothermes, aux températures T f et T c ;
• deux évolutions adiabatiques qui correspondent en fait à deux isentropiques
puisque le cycle est réversible.
Les représentations de ce cycle dans le diagramme de Clapeyron P(V) et dans le
diagramme entropique T(S) permettent de représenter respectivement les énergies mécanique (W) et thermique (Q) transférées globalement au cours du cycle (Fig. 9.3).
Pour ces deux représentations, un cycle moteur (W < 0) est décrit dans le sens
horaire (ABCDA) alors qu’un cycle récepteur est décrit dans le sens trigonométrique
(ou anti-horaire, ADCBA).
V
T = T c
T = T f
B
A
Aire = W
D
C
P
C
D
A
Aire = Q = −W
B
T
T c
T f
S
a)
b)
Figure 9.3 Représentation graphique du cycle de Carnot
En coordonnées de Clapeyron (P, V ) pour un gaz parfait ; b) en coordonnées entropiques
(T, S).
Remarque
Les transferts thermiques isothermes sont très difficiles à réaliser avec un gaz, mais
ils deviennent envisageables lorsqu’ils sont associés à un changement d’état physique
du fluide.
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Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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