ESSENTIEL
Machines thermiques
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©Hachette Livre, H-Prépa Exercices et problèmes, Physique, MPSI-PCSI-PTSI
La photocopie non autorisée est un délit.
• Le bilan énergétique pour un cycle de la machine thermique est W + ∑ i Q i = 0 .
• Le bilan entropique pour un cycle de la machine thermique est ∑ i
0 .
Un moteur monotherme est impossible.
Machines dithermes
Soit une machine thermique ditherme fonctionnant entre deux sources de chaleur à températures
respectives T 1 et T 2 , avec T 1 T 2 .
Au cours d’un cycle, le fluide échange avec l’extérieur un travail W , et avec les sources les échanges
thermiques Q 1 et Q 2 .
Motheur ditherme
Le rendement ρ d’un moteur ditherme est inférieur à une valeur limite fonction de la température
des sources; pour obtenir un travail W (W 0) , il faut récupérer l’énergie thermique Q 1 de la part
de la source chaude (Q 1 0) avec T 1 T 2 :
W + Q 1 + Q 2 = 0,
+
0e tρ = –, ρ 1 –
1 .
Le rendement maximal serait obtenu pour le cas limite du moteur réversible. Ce rendement est obtenu pour un moteur de Carnot. Un cycle de Carnot est constitué de deux isothermes réversibles et de
deux isentropiques.
Pour s’entraîner : ex. 1, 2, 5 et 8
extérieur
source à T 1
source à T 2
T 1 > T 2
Q 1 > 0
Q 2 < 0
W < 0
T 2
T 1
W
Q 1
Q 2
T 2
Q 1
T 1
extérieur
source thermique idéale
à température T 1
source thermique idéale
à température T 2
schématisation du fluide
décrivant les cycles.
T 1 > T 2
Q 1
Q 2
W
Pour s’entraîner : ex. 3, 4 et 6
Q i
T i