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Chapitre 3
Figure 3.3 – Système ouvert arbitraire. Le système (dont les frontières sont en
pointillés, en rouge) est traversé de gauche à droite par le fluide qui circule avec un
débit de masse ̇
𝑚 constant. Il reçoit une puissance ̇
𝑊 1→2 sous forme de travail et
une puissance ̇
𝑄 1→2 sous forme de chaleur.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
De même, le fluide possède une quantité d’énergie mécanique spécifique
𝑒 méca1 (1/9) et le système reçoit donc également une puissance ̇
𝐸 méca1 :
̇
𝐸 méca1 = ̇
𝑚 𝑒 méca1 = ̇
𝑚
(
1
2
𝐶
2
1 + 𝑔 𝑧 1
)
(3/7)
Ces expressions 3/6 et 3/7 sont de signe opposé à la sortie du système, où
nous leur attribuons l’indice 2.
Nous avons donc fait le tour des formes d’énergie que l’on peut observer
dans un système ouvert : travail d’écoulement, énergie interne, et énergie
mécanique. Puisque le premier principe stipule que l’énergie est indestructible (§1.1.2), l’ajout d’une puissance ̇
𝑄 sous forme de chaleur ou ̇
𝑊 sous
forme de travail ne peut faire varier que ces trois formes-là. Cela se traduit
par l’équation :
̇
𝑄 1→2 + ̇
𝑊 1→2 + ( ̇
𝑊 insertion + ̇
𝑈 1 + ̇
𝐸 méca1) + ( ̇
𝑊 extraction + ̇
𝑈 2 + ̇
𝐸 méca2) = 0
(3/8)
où tous les termes sont exprimés en watts.
Nous pouvons ré-exprimer l’équation 3/8 en fonction de grandeurs directement mesurables :
̇
𝑄 1→2 + ̇
𝑊 1→2 + ̇
𝑚
(
𝑝 1 𝑣 1 + 𝑢 1 +
1
2
𝐶
2
1 + 𝑔 𝑧 1
)
= ̇
𝑚
(
𝑝 2 𝑣 2 + 𝑢 2 +
1
2
𝐶
2
2 + 𝑔 𝑧 2
)
(3/9)
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen