1 • Les deux principes
de la thermodynamique
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1.5 L’exergie
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1.5 L’exergie
Le premier principe nous a permis de rendre compte de la conservation
de l’énergie alors que le second principe nous permet de ne retenir que
les transformations autorisées. En combinant ces deux principes, nous
allons introduire la notion d’exergie qui va permettre d’introduire une
notion qualitative et quantitative très importante : celle de qualité de
l’énergie (en complément au premier principe qui a introduit la notion
de quantité d’énergie). L’exergie intégrera donc d’une part les notions
de quantité (premier principe) et de qualité (second principe) de cette
énergie.
1.5.1 Système fermé cyclique ditherme
Considérons un système fermé ditherme qui échange de la chaleur avec
uniquement deux sources de chaleur ainsi que du travail mécanique
avec l’extérieur.
Revenant au système de deux équations des premier et second principes
obtenues pour un cycle, on a, pour le système fermé global :
[1.65]
Multiplions l’équation [1.65a] par T 0 , où T 0 est la température de
« référence ». La température de référence est la température du milieu
ambiant, ici nous supposerons qu’elle est égale à la température du rejet
thermique. Faire la différence [1.65a] – T 0 [1.65b] conduit à :
[1.66]
Définissons le facteur de Carnot correspondant à la température T par :
[1.67]
s.c.
s.f.
s.c.
s.f.
s.c.
s.f.
0 [a]
0 [b]
i
q
q
w
q
q
S
T
T
+
+ =
Ï
Ô
Ì
+
=-D £
Ô
Ó
0
0
s.c.
s.f.
0
s.c.
s.f.
1
1
0a v e c
0
i
i
T
T
q
q
w T S
S
T
T
Ê
ˆ
Ê
ˆ
-
+
-
+ - D =
D ≥
Á
˜
Á
˜
Ë
¯
Ë
¯
0
1
T
T
q = -