Chapitre 8
239
dire sans représenter les valeurs numériques), en
y représentant aussi la courbe de saturation.
8.4 Chauffage à température
constante
On fournit lentement une quantité de chaleur
de 3 000 kJ kg
−1 à une masse d’eau liquide saturée
à 200
◦ C. La température est maintenue constante pendant toute l’évolution.
Quelle est la quantité de travail développée par l’eau
pendant l’évolution ? Représentez l’évolution sur un
diagramme température-entropie, de façon qualitative
en y représentant aussi la courbe de saturation.
8.5 Diagrammes
température-entropie
Représentez les évolutions que nous avons déjà étudiées, chacune sur un diagramme température-entropie,
de façon qualitative en y faisant éventuellement figurer
la courbe de saturation :
1. Évolutions simples : exercices 4.6 et 4.7 p. 109, 5.3
et 5.4 p. 145 ;
2. Cycles thermodynamiques : exercices 7.5 et 7.7
p. 206.
8.6 Cycle de Carnot
Représentez le cycle suivi par le fluide à l’intérieur
d’une pompe à chaleur opérant selon le cycle de Carnot
sur un diagramme température-entropie, de façon qualitative et en y représentant aussi les deux transferts de
chaleur.
Comment le cycle serait-il modifié si la compression
et la détente restaient adiabatiques mais n’étaient pas
réversibles ? Comment seraient affectés les deux transferts de chaleur ?
8.7 Turbine à vapeur
Dans la salle des machines d’un navire important
(figure 8.14), un débit de 250 t h
−1 de vapeur rentre
à 55 bar et 660
◦ C dans la turbine.
Dans la turbine la vapeur est détendue en suivant une
évolution approximativement adiabatique réversible.
Lorsque la pression atteint 1 bar, on prélève de la vapeur
avec un faible débit (1 kg s
−1 ), pour réchauffer une autre
partie de la centrale. La vapeur restant dans la turbine
est détendue jusqu’à une pression de 0,18 bar.
Quelle est la puissance mécanique développée par la
turbine ?
Figure 8.14 – Hublot d’inspection d’une des turbines
basse pression (puissance 25 MW) du porte-avions
USS Hornet lancé en 1943.
Photo CC-by-sa par Tony Kent
8.8 Sens des transformations (1)
Une masse d’air suit une évolution sans apport de chaleur. Il y a deux états :
• Un état í µí± à 1 bar et 300
◦ C ;
• Un état í µí± à 5 bar et 500
◦ C.
Quel est le seul sens (í µí± → í µí± ou í µí± → í µí± ) dans lequel
l’évolution peut avoir lieu ?
Représentez l’évolution sur un diagramme pressionvolume et sur un diagramme température-entropie, de
façon qualitative.
8.9 Sens des transformations (2)
De l’eau suit une évolution pendant laquelle on lui
retire 2 MJ kg
−1 de chaleur (sa température étant alors
figée à 250
◦ C). Il y a deux états, un au début et l’autre à
la fin :
• Un état í µí± à l’état de vapeur saturée à 200
◦ C ;
• Un état í µí± à l’état de liquide saturé à 240
◦ C.
Lequel des deux états doit avoir eu lieu avant l’autre ?
8.10 Détente d’air comprimé
L’air dans un cylindre isolé thermiquement est détendu
depuis 6,8 bar et 430
◦ C jusqu’à 1 bar.
À la fin de la détente, la température est mesurée
à 150
◦ C.
La détente est-elle réversible ? Représentez l’évolution
sur un diagramme température-entropie, de façon qualitative.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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dire sans représenter les valeurs numériques), en
y représentant aussi la courbe de saturation.
8.4 Chauffage à température
constante
On fournit lentement une quantité de chaleur
de 3 000 kJ kg
−1 à une masse d’eau liquide saturée
à 200
◦ C. La température est maintenue constante pendant toute l’évolution.
Quelle est la quantité de travail développée par l’eau
pendant l’évolution ? Représentez l’évolution sur un
diagramme température-entropie, de façon qualitative
en y représentant aussi la courbe de saturation.
8.5 Diagrammes
température-entropie
Représentez les évolutions que nous avons déjà étudiées, chacune sur un diagramme température-entropie,
de façon qualitative en y faisant éventuellement figurer
la courbe de saturation :
1. Évolutions simples : exercices 4.6 et 4.7 p. 109, 5.3
et 5.4 p. 145 ;
2. Cycles thermodynamiques : exercices 7.5 et 7.7
p. 206.
8.6 Cycle de Carnot
Représentez le cycle suivi par le fluide à l’intérieur
d’une pompe à chaleur opérant selon le cycle de Carnot
sur un diagramme température-entropie, de façon qualitative et en y représentant aussi les deux transferts de
chaleur.
Comment le cycle serait-il modifié si la compression
et la détente restaient adiabatiques mais n’étaient pas
réversibles ? Comment seraient affectés les deux transferts de chaleur ?
8.7 Turbine à vapeur
Dans la salle des machines d’un navire important
(figure 8.14), un débit de 250 t h
−1 de vapeur rentre
à 55 bar et 660
◦ C dans la turbine.
Dans la turbine la vapeur est détendue en suivant une
évolution approximativement adiabatique réversible.
Lorsque la pression atteint 1 bar, on prélève de la vapeur
avec un faible débit (1 kg s
−1 ), pour réchauffer une autre
partie de la centrale. La vapeur restant dans la turbine
est détendue jusqu’à une pression de 0,18 bar.
Quelle est la puissance mécanique développée par la
turbine ?
Figure 8.14 – Hublot d’inspection d’une des turbines
basse pression (puissance 25 MW) du porte-avions
USS Hornet lancé en 1943.
Photo CC-by-sa par Tony Kent
8.8 Sens des transformations (1)
Une masse d’air suit une évolution sans apport de chaleur. Il y a deux états :
• Un état í µí± à 1 bar et 300
◦ C ;
• Un état í µí± à 5 bar et 500
◦ C.
Quel est le seul sens (í µí± → í µí± ou í µí± → í µí± ) dans lequel
l’évolution peut avoir lieu ?
Représentez l’évolution sur un diagramme pressionvolume et sur un diagramme température-entropie, de
façon qualitative.
8.9 Sens des transformations (2)
De l’eau suit une évolution pendant laquelle on lui
retire 2 MJ kg
−1 de chaleur (sa température étant alors
figée à 250
◦ C). Il y a deux états, un au début et l’autre à
la fin :
• Un état í µí± à l’état de vapeur saturée à 200
◦ C ;
• Un état í µí± à l’état de liquide saturé à 240
◦ C.
Lequel des deux états doit avoir eu lieu avant l’autre ?
8.10 Détente d’air comprimé
L’air dans un cylindre isolé thermiquement est détendu
depuis 6,8 bar et 430
◦ C jusqu’à 1 bar.
À la fin de la détente, la température est mesurée
à 150
◦ C.
La détente est-elle réversible ? Représentez l’évolution
sur un diagramme température-entropie, de façon qualitative.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen