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Chapitre 7
Figure 7.5 – Un exemple de transferts énergétiques en jeu dans un réfrigérateur,
un climatiseur ou une pompe à chaleur en fonctionnement.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
7.3 Le cycle de Carnot
7.3.1 Un peu de contexte
« Pour envisager dans toute sa généralité le principe de la production
du mouvement par la chaleur, il faut
le concevoir indépendamment d’aucun
mécanisme, d’aucun agent particulier ;
il faut établir des raisonnemens applicables, non seulement aux machines
à vapeur, mais à toute machine à feu
imaginable, quelle que soit la substance
mise en œuvre et quelle que soit la manière dont on agisse sur elle. »
Sadi Carnot, 1824 [4]
Au début du xix e siècle, un jeune polytechnicien parisien nommé Sadi
Carnot s’est intéressé au fonctionnement des moteurs thermiques, alors
en plein essor. Carnot recherchait la quantité maximale de travail qu’il est
possible de générer à partir d’une quantité donnée de charbon.
La démarche de Carnot a ceci d’intéressant qu’il a fait entièrement abstraction de l’aspect technologique pour rechercher les principes sous-jacents
au fonctionnement des moteurs. C’est d’autant plus difficile qu’à l’époque
ceux-ci fonctionnent en utilisant l’ébullition et la condensation de la vapeur,
et que la notion de cycle n’était pas encore acquise – pas plus que la notion
de conservation de l’énergie. Cette abstraction et la clarté de son écriture
ont consacré son unique œuvre, Réflexions sur la puissance motrice du feu et
sur les machines propres à développer cette puissance, 1824 [4], dans l’histoire
de la physique.
Carnot décède peu après sa publication et avant que ses travaux puissent
être reconnus ; sa conception de la chaleur était fondamentalement erronée 1 ;
et pourtant le moteur théorique qu’il a décrit, passage incontournable pour
l’étudiant/e en ingénierie, sert de référence dans les bureaux d’études de
tous les motoristes aujourd’hui.
7.3.2 Concept de machine réversible
Carnot recherche le moteur théorique dont l’efficacité est maximale. Il
imagine une façon unique de transformer chaleur en travail et travail en
1 Il s’agit encore et toujours de la théorie du calorique, que l’on peut attribuer à
Antoine Lavoisier, et qui sera démontée brique par brique par James Prescott Joule ;
mais il faudra attendre encore vingt années. . .
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 7
Figure 7.5 – Un exemple de transferts énergétiques en jeu dans un réfrigérateur,
un climatiseur ou une pompe à chaleur en fonctionnement.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
7.3 Le cycle de Carnot
7.3.1 Un peu de contexte
« Pour envisager dans toute sa généralité le principe de la production
du mouvement par la chaleur, il faut
le concevoir indépendamment d’aucun
mécanisme, d’aucun agent particulier ;
il faut établir des raisonnemens applicables, non seulement aux machines
à vapeur, mais à toute machine à feu
imaginable, quelle que soit la substance
mise en œuvre et quelle que soit la manière dont on agisse sur elle. »
Sadi Carnot, 1824 [4]
Au début du xix e siècle, un jeune polytechnicien parisien nommé Sadi
Carnot s’est intéressé au fonctionnement des moteurs thermiques, alors
en plein essor. Carnot recherchait la quantité maximale de travail qu’il est
possible de générer à partir d’une quantité donnée de charbon.
La démarche de Carnot a ceci d’intéressant qu’il a fait entièrement abstraction de l’aspect technologique pour rechercher les principes sous-jacents
au fonctionnement des moteurs. C’est d’autant plus difficile qu’à l’époque
ceux-ci fonctionnent en utilisant l’ébullition et la condensation de la vapeur,
et que la notion de cycle n’était pas encore acquise – pas plus que la notion
de conservation de l’énergie. Cette abstraction et la clarté de son écriture
ont consacré son unique œuvre, Réflexions sur la puissance motrice du feu et
sur les machines propres à développer cette puissance, 1824 [4], dans l’histoire
de la physique.
Carnot décède peu après sa publication et avant que ses travaux puissent
être reconnus ; sa conception de la chaleur était fondamentalement erronée 1 ;
et pourtant le moteur théorique qu’il a décrit, passage incontournable pour
l’étudiant/e en ingénierie, sert de référence dans les bureaux d’études de
tous les motoristes aujourd’hui.
7.3.2 Concept de machine réversible
Carnot recherche le moteur théorique dont l’efficacité est maximale. Il
imagine une façon unique de transformer chaleur en travail et travail en
1 Il s’agit encore et toujours de la théorie du calorique, que l’on peut attribuer à
Antoine Lavoisier, et qui sera démontée brique par brique par James Prescott Joule ;
mais il faudra attendre encore vingt années. . .
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen