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Chapitre 7
• Nous appellerons toujours ̇
𝑄 𝑇 𝐻 la puissance sous forme de chaleur transmise à haute température, et ̇
𝑄 𝑇 𝐵 son équivalente à basse température
(elles peuvent chacune être de signe positif ou négatif).
Ainsi la machine thermique dans sa représentation la plus générale ressemble à la figure 7.3.
Quels que soient le mode de fonctionnement et l’efficacité de la machine, elle
ne peut ni créer ni détruire de l’énergie (§1.1.2) ; et nous aurons toujours :
̇
𝑄 𝑇 𝐻 + ̇
𝑄 𝑇 𝐵 + ̇
𝑊 net = 0
(7/1)
Figure 7.3 – Une machine thermique transformant travail et chaleur dans sa
représentation la plus générale.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
Le second principe a des conséquences particulières pour chacun des deux
grands types de machines thermiques :
Un moteur prélève de la chaleur à une source à haute température ( ̇
𝑄 𝑇 𝐻 >
0) et produit un travail ( ̇
𝑊 net < 0, figure 7.4). Nous venons de voir
que si nous voulons effectuer cette transformation en continu, nous
n’avons d’autre choix que de rejeter de la chaleur dans un réservoir à
basse température ( ̇
𝑄 𝑇 𝐵 < 0).
Dans les centrales électriques, les deux zones de température sont
identifiables facilement : la vapeur prélève de la chaleur au cœur de la
centrale (réacteur nucléaire, chaudière à gaz ou à charbon) et rejette
de la chaleur par les larges cheminées de refroidissement.
Les moteurs automobiles et aéronautiques, quant à eux, doivent vidanger l’air qui leur sert de fluide de travail à cause des produits de
combustion qui empêchent leur ré-utilisation. Pour cette raison, le
refroidissement a lieu dans l’atmosphère, en dehors de la carcasse
du moteur. Leur « zone de refroidissement » n’est pas distinguable
facilement.
Appliqué au moteur, le second principe peut s’exprimer ainsi :
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen