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Chapitre 3
Dans notre étude de la thermodynamique, nous n’allons utiliser que des
systèmes ouverts :
• de volume fixe ;
• ne possédant qu’une seule entrée et qu’une seule sortie ;
• traversés par un débit de masse ̇
í µí± constant (positif par convention).
Ces systèmes sont dits en régime continu. 1
3.2.2 Conventions de signe
Tout comme pour les systèmes ouverts, nous allons nous placer du point de
vue du système pour quantifier les transferts :
• La réception de travail, de chaleur ou de masse se traduit par un transfert
positif ;
• La perte de travail, de chaleur ou de masse se traduit par un transfert
négatif.
Nous additionnons donc tous les transferts comme sur un relevé de compte
en banque.
3.3 Le premier principe dans un système
ouvert
Nous avons vu que dans un système fermé le principe de conservation de
l’énergie se traduisait par l’expression í µí± + í µí±¤ = Δí µí±¢ (2/1). Dans un système
ouvert, la situation est un peu différente et nous devons tenir compte d’autres
formes d’énergie.
3.3.1 Entrer et sortir du système : le travail
d’écoulement
Imaginons un système ouvert en régime continu contenant une petite pompe
à eau. Pour insérer l’eau dans la pompe à une pression donnée, il faut fournir
de l’énergie au système. Au contraire, pour repousser l’eau à l’extérieur (à
une pression plus haute), le système doit fournir de l’énergie. Comment
quantifier cette énergie ?
Considérons le cas d’un élément de fluide (c’est-à-dire une petite quantité
de fluide en transit, de volume í µí± élément ) qui pénètre à l’intérieur de notre
système à la pression í µí± 1 (figure 3.2).
Le travail í µí± insertion reçu par le système lorsque l’élément est poussé à travers
l’insertion est :
í µí± insertion = í µí± 1 í µí± élément
(3/1)
où í µí± insertion est le travail d’insertion (J),
et í µí± élément est le volume de l’élément de fluide (m
3 ).
Si un tel volume de fluide pénètre chaque seconde dans le système, alors
ce dernier reçoit une puissance sous forme de travail, que nous nommons
1 On dit aussi parfois régime permanent ou stationnaire.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 3
Dans notre étude de la thermodynamique, nous n’allons utiliser que des
systèmes ouverts :
• de volume fixe ;
• ne possédant qu’une seule entrée et qu’une seule sortie ;
• traversés par un débit de masse ̇
í µí± constant (positif par convention).
Ces systèmes sont dits en régime continu. 1
3.2.2 Conventions de signe
Tout comme pour les systèmes ouverts, nous allons nous placer du point de
vue du système pour quantifier les transferts :
• La réception de travail, de chaleur ou de masse se traduit par un transfert
positif ;
• La perte de travail, de chaleur ou de masse se traduit par un transfert
négatif.
Nous additionnons donc tous les transferts comme sur un relevé de compte
en banque.
3.3 Le premier principe dans un système
ouvert
Nous avons vu que dans un système fermé le principe de conservation de
l’énergie se traduisait par l’expression í µí± + í µí±¤ = Δí µí±¢ (2/1). Dans un système
ouvert, la situation est un peu différente et nous devons tenir compte d’autres
formes d’énergie.
3.3.1 Entrer et sortir du système : le travail
d’écoulement
Imaginons un système ouvert en régime continu contenant une petite pompe
à eau. Pour insérer l’eau dans la pompe à une pression donnée, il faut fournir
de l’énergie au système. Au contraire, pour repousser l’eau à l’extérieur (à
une pression plus haute), le système doit fournir de l’énergie. Comment
quantifier cette énergie ?
Considérons le cas d’un élément de fluide (c’est-à-dire une petite quantité
de fluide en transit, de volume í µí± élément ) qui pénètre à l’intérieur de notre
système à la pression í µí± 1 (figure 3.2).
Le travail í µí± insertion reçu par le système lorsque l’élément est poussé à travers
l’insertion est :
í µí± insertion = í µí± 1 í µí± élément
(3/1)
où í µí± insertion est le travail d’insertion (J),
et í µí± élément est le volume de l’élément de fluide (m
3 ).
Si un tel volume de fluide pénètre chaque seconde dans le système, alors
ce dernier reçoit une puissance sous forme de travail, que nous nommons
1 On dit aussi parfois régime permanent ou stationnaire.
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen