ce cours de thermodynamique et de cycles thermodynamiques de puissance vous permettra de comprendre les principes fondamentaux de la conversion d'énergie thermique en travail mécanique, ainsi que les différents types de moteurs thermiques et leur utilisation pratique.
energy and entropy analysis of thermodynamic systems
Geschreven voor
Thermodynamics
Alle documenten voor dit vak (53)
Verkoper
Volgen
aymenrahmouni
Voorbeeld van de inhoud
1
Généralités
Définition d’un système thermodynamique ;
En thermodynamique classique, on appelle système
thermodynamique, une portion de l'univers que l'on isole par la
pensée du reste de l'univers que l'on baptise alors milieu extérieur. Le
système thermodynamique n'est pas forcément défini par une
frontière matérielle.
Système isolé :
Un système isolé, est un système physique qui n'interagit pas avec ses environnements. On dit qu'un
système isolé d'un système qui n'échange ni matière, ni chaleur, ni travail avec l'extérieur (paroi
adiabatique et indéformable
Système ouvert :
Un système ouvert est un système qui interagit en permanence avec son environnement. L'interaction
peut se faire via des informations, de l'énergie ou des matières transférées vers ou depuis les frontières
du système, La notion de système ouvert s'oppose à celle de système isolé qui n'échange ni énergie, ni
matière, ni information avec son environnement.
Système fermé :
En thermodynamique, un système fermé peut échanger de la chaleur et du travail, mais pas de
la matière, avec ses environnements.
Variables d'état
L'état d'un système peut être décrit par un ensemble de variables d'état.
Certaines de ces variables sont extensives : elles ne peuvent être mesurées que
globalement sur le système, et leur valeur est proportionnelle à la quantité de matière
contenue dans le système (masse, nombres de moles, volume) ;
d'autres variables sont intensives : elles peuvent être mesurées localement (en chaque
point du système) et elles sont indépendantes de la taille du système (température,
pression, composition chimique, masse volumique...).
Transformation
Un système subit une transformation lorsqu'il passe d'un état à un autre. Une transformation
peut être décrite par une trajectoire dans l'espace des variables d'état.
, 2
Chapitre 1 : Les cycles de puissance à une seule phase
Introduction : Les moteurs thermiques dithermes.
L’une des conséquence du deuxième principe de la thermodynamique c’est qu’il fallait
absolument 2 sources de chaleur au minimum pour avoir un moteur (un moteur monotherme
étant impossible à réaliser). Le moteur ditherme est donc le moteur "minimal" qui échange de
la chaleur entre deux sources. Cet échange de chaleur (qui correspond globalement à une
absorption de chaleur sur un cycle) permet une perte de travail, c'est - à - dire de l'énergie
motrice fournie à l'extérieur.
Les moteurs dithermes prennent de la chaleur d’un corps chaud pour la convertir en énergie
motrice W. Ils perdent cependant une partie de cette chaleur qu'ils rejettent à la source froide.
énergie produite
Ils possèdent donc un rendement défini par
énergie dépensée
Une telle machine est représentée par la figure ci-dessous :
1-Machine motrice idéale de Carnot
C'est dans le cas d'un processus réversible que la conversion de chaleur en travail est
maximale. Il faut pour assurer la réversibilité, qu'à chaque instant au cours du cycle le
système soit à l'équilibre mécanique et thermique avec l'extérieur. Il faut de plus assurer
l'absence de processus dissipatifs au sein du fluide, ou des parties mobiles de la machine.
La machine de Carnot est une machine à cycle fermé, fonctionnant suivant le cycle réversible
du même nom, et donnant le rendement maximal qu'on peut attendre d'un moteur thermique,
fonctionnant entre une sources de chaleur chaude Qin et une source de chaleur froide Qout .
.
Le cycle de Carnot est constitué
de deux isothermes, aux températures des sources Tc et Tf,
de deux adiabatiques réversibles.
, 3
Étude thermodynamique :
D'après le premier principe, sur un cycle : U cycle Wcycle Qin Qout
Le rendement s'écrit :
Wcycle Qin Qout Q
1 out
Qin Qin Qin
Or, au cours des isothermes, travail et chaleur se compensent, ce qui permet d'écrire :
Vf
dV Vf
Q W ; W PdV donc Q PdV ; avec PV RT ce qui donne Q RT RT ln
Vi
V Vi
V V
Q out R.T f . ln 2 et Q in R.Tc . ln 4
V1 V3
En écrivant les équations de Laplace en température et volume sur les adiabatiques réversibles
1 1
1 1 T V Tf V
: T 2.V2 T 3.V3 2 3 soit 3
T3 V2 TC V2
et de la même façon :
1 1
1 1 T V Tc V1
T 4.V4 T 1.V1 4 1 soit
T1 V4 T f V4
V3 V 4 V V Q Tf
Soit 2 3 ; d'où out
V2 V1 V1 V4 Qin Tc
Le rendement de Carnot devient :
Tf
1
Tc
Il apparaît donc que pour approcher un rendement de 1 avec un moteur thermique ditherme, il
faut disposer d'une source chaude de température infinie, ou d'une source froide à la
température de zéro degrés Kelvin, ce qui n'est bien sûr pas envisageable.
2- cycle d’Otto théorique : Le cycle d’Otto
théorique est le moteur à allumage par étincelle
du cycle idéal, et est représenté graphiquement
dans la figure ci-dessous en coordonnées P-V
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper aymenrahmouni. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,49. Je zit daarna nergens aan vast.
