Chapitre 2
45
Exemple 2.5
Un gaz enfermé dans un réservoir hermétique est chauffé lentement.
Son volume reste bloqué à 12 L, et sa pression évolue de 1 bar jusqu’à
40 bar. Quel est le travail développé ?
Sur un diagramme pression-volume et de façon qualitative, l’évolution
peut être représentée ainsi :
Le travail est nul, bien sûr. Le volume ne changeant pas, dí µí± est nul
pendant toute l’évolution. Nous pouvons chauffer ou refroidir à loisir,
mais tant qu’aucune paroi n’est déplacée, il n’y aura pas de transfert de
travail.
2.4.3 Travail d’un fluide en évolution rapide
« Nous avons dit qu’à l’origine
du mouvement l’équilibre de pression
s’établit entre la chaudière et le cylindre, mais à mesure que la vitesse du
piston s’accroît, celui-ci fuit en quelque
sorte devant la vapeur sans lui donner le temps d’établir cet équilibre,
et la pression dans le cylindre baisse
nécessairement. »
François-Marie Guyonneau
de Pambour, 1835
Traité théorique et pratique des
machines locomotives [6]
Les choses se compliquent lorsque nous comprimons et détendons notre
fluide de façon rapide (figure 2.11). Il se produit alors un phénomène complexe et d’importance critique en thermodynamique : la pression sur la
paroi est différente de la « pression moyenne » à l’intérieur du fluide.
Figure 2.11 – Compression et détente irréversibles. Lorsqu’on comprime un fluide
de façon brutale (schéma de gauche), la pression sur la paroi du piston est augmentée. Lors d’une détente brutale (schéma de droite) cette pression est diminuée.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Pour décrire ce qui se passe à l’intérieur du fluide, nous pouvons prendre
l’exemple de l’eau d’une baignoire que l’on pousse avec les mains – comme
l’objet représenté en figure 2.12 qui est déplacé dans de l’eau liquide. Lorsque
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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Exemple 2.5
Un gaz enfermé dans un réservoir hermétique est chauffé lentement.
Son volume reste bloqué à 12 L, et sa pression évolue de 1 bar jusqu’à
40 bar. Quel est le travail développé ?
Sur un diagramme pression-volume et de façon qualitative, l’évolution
peut être représentée ainsi :
Le travail est nul, bien sûr. Le volume ne changeant pas, dí µí± est nul
pendant toute l’évolution. Nous pouvons chauffer ou refroidir à loisir,
mais tant qu’aucune paroi n’est déplacée, il n’y aura pas de transfert de
travail.
2.4.3 Travail d’un fluide en évolution rapide
« Nous avons dit qu’à l’origine
du mouvement l’équilibre de pression
s’établit entre la chaudière et le cylindre, mais à mesure que la vitesse du
piston s’accroît, celui-ci fuit en quelque
sorte devant la vapeur sans lui donner le temps d’établir cet équilibre,
et la pression dans le cylindre baisse
nécessairement. »
François-Marie Guyonneau
de Pambour, 1835
Traité théorique et pratique des
machines locomotives [6]
Les choses se compliquent lorsque nous comprimons et détendons notre
fluide de façon rapide (figure 2.11). Il se produit alors un phénomène complexe et d’importance critique en thermodynamique : la pression sur la
paroi est différente de la « pression moyenne » à l’intérieur du fluide.
Figure 2.11 – Compression et détente irréversibles. Lorsqu’on comprime un fluide
de façon brutale (schéma de gauche), la pression sur la paroi du piston est augmentée. Lors d’une détente brutale (schéma de droite) cette pression est diminuée.
Schéma CC-by-sa Olivier Cleynen
Pour décrire ce qui se passe à l’intérieur du fluide, nous pouvons prendre
l’exemple de l’eau d’une baignoire que l’on pousse avec les mains – comme
l’objet représenté en figure 2.12 qui est déplacé dans de l’eau liquide. Lorsque
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen