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Chapitre 6
le type d’application.
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
̇
í µí± net ≡ ̇
í µí± in + ̇
í µí± out
í µí±¤ net ≡ í µí±¤ in + í µí±¤ out
(6/1)
On définit la chaleur nette de la même façon :
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
̇
í µí± net ≡ ̇
í µí± in + ̇
í µí± out
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
(6/2)
Ainsi, par exemple, un moteur automobile reçoit une chaleur nette positive
et produit un travail net négatif.
6.2 Transformer chaleur et travail
6.2.1 Construire des cycles thermodynamiques
Nous souhaitons comparer différentes manières de transformer travail et
chaleur. Pour que ces comparaisons soient valables, il faut que nous tenions
toujours compte de toutes les transformations subies par le fluide jusqu’à ce
qu’il soit revenu à son état initial.
Par exemple, il est aisé de refroidir une pièce avec une bouteille d’air comprimé (il suffit de faire travailler le fluide pendant sa détente pour que sa
température chute) ; mais si nous voulons refroidir la pièce en continu, alors
il nous faut aussi tenir compte de l’énergie nécessaire pour ramener l’air
dans la bouteille, à sa pression et température initiales, à la fin du processus.
Un second exemple est celui d’un moteur automobile, qui rejette de la chaleur emportée par les gaz d’échappement. Pour tenir compte de cette énergie
perdue, nous comptabilisons la chaleur qu’il faudrait prélever aux gaz pour
les ramener à la température d’entrée du moteur. Ce refroidissement imaginaire a lieu en dehors du moteur en pratique, mais d’un point de vue
thermodynamique, il fait partie intégrante du processus de transformation
énergétique.
Ainsi, à chaque fois que nous allons analyser le fonctionnement d’une
machine thermique, nous allons prendre soin de poursuivre l’évolution
du fluide jusqu’à le ramener à son état initial (même température, même
pression, même énergie interne, etc.). Nous disons alors qu’il a parcouru un
cycle thermodynamique (§2.3).
6.2.2 Produire un travail à partir de chaleur
Commençons par comprimer un fluide : nous augmentons sa pression et
réduisons son volume spécifique, ce qui nous demande un certain travail.
Après cela, chauffons ce fluide : sa pression et son volume ont tendance à
augmenter. En détendant le fluide jusqu’à sa pression initiale, nous allons
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 6
le type d’application.
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
̇
í µí± net ≡ ̇
í µí± in + ̇
í µí± out
í µí±¤ net ≡ í µí±¤ in + í µí±¤ out
(6/1)
On définit la chaleur nette de la même façon :
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
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í µí± net ≡ ̇
í µí± in + ̇
í µí± out
í µí± net ≡ í µí± in + í µí± out
(6/2)
Ainsi, par exemple, un moteur automobile reçoit une chaleur nette positive
et produit un travail net négatif.
6.2 Transformer chaleur et travail
6.2.1 Construire des cycles thermodynamiques
Nous souhaitons comparer différentes manières de transformer travail et
chaleur. Pour que ces comparaisons soient valables, il faut que nous tenions
toujours compte de toutes les transformations subies par le fluide jusqu’à ce
qu’il soit revenu à son état initial.
Par exemple, il est aisé de refroidir une pièce avec une bouteille d’air comprimé (il suffit de faire travailler le fluide pendant sa détente pour que sa
température chute) ; mais si nous voulons refroidir la pièce en continu, alors
il nous faut aussi tenir compte de l’énergie nécessaire pour ramener l’air
dans la bouteille, à sa pression et température initiales, à la fin du processus.
Un second exemple est celui d’un moteur automobile, qui rejette de la chaleur emportée par les gaz d’échappement. Pour tenir compte de cette énergie
perdue, nous comptabilisons la chaleur qu’il faudrait prélever aux gaz pour
les ramener à la température d’entrée du moteur. Ce refroidissement imaginaire a lieu en dehors du moteur en pratique, mais d’un point de vue
thermodynamique, il fait partie intégrante du processus de transformation
énergétique.
Ainsi, à chaque fois que nous allons analyser le fonctionnement d’une
machine thermique, nous allons prendre soin de poursuivre l’évolution
du fluide jusqu’à le ramener à son état initial (même température, même
pression, même énergie interne, etc.). Nous disons alors qu’il a parcouru un
cycle thermodynamique (§2.3).
6.2.2 Produire un travail à partir de chaleur
Commençons par comprimer un fluide : nous augmentons sa pression et
réduisons son volume spécifique, ce qui nous demande un certain travail.
Après cela, chauffons ce fluide : sa pression et son volume ont tendance à
augmenter. En détendant le fluide jusqu’à sa pression initiale, nous allons
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen