Rendement de Carnot
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Rendement de Carnot. Pression. Chaleur entrante. Expansion isotherme. Injection et combustion du carburant. à T H. Adiabatique. Q 1. Pression. Adiabatique. Chaleur sortante. b. c. Compression isotherme à T C. Volume. Power stroke. Adiabatic compression. d. Q 2. P 0.

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Chaud ou froid?

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Presentation Transcript


Chaud ou froid

Rendement de Carnot

Pression

Chaleur entrante

Expansion isotherme

Injection et combustion du carburant

à TH

Adiabatique

Q1

Pression

Adiabatique

Chaleur sortante

b

c

Compression isotherme à TC

Volume

Power stroke

Adiabatic compression

d

Q2

P0

Décharge

a

e

V2

V1

V3

Volume

Pression

Processus à volume constant

4

Processus adiabatique

Processus de combustion

Puissance

3

5

Réjection de la chaleur

Compression

6

1

2

Aspiration

Décharge

Volume

O n t h e T r a c k o f M o d e r n P h y s i c s

Chaud ou froid?

À plein gaz

Sadi-Nicolas Carnot, fils d’un générale mourut de choléra à 36 ans. Son seul travailReflexions sur la puissance

motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissancejeta le bases de la thermodynamique.

http://www.mpshq.com/images/products_gasturbines1.jpg

La seule méthode pour “contourner” la lois de Carnot

c’est d’augmenter la température de combustion

(en utilisant des nouveaux matériaux pour les turbines).

À températures de 1400°C rendements d’à peu près 60%

peuvent etre atteints.

S. -N. Carnot (1976-1832)

Une conclusion importante de l’analyse du cycle de Carnot c’est que le rendement théorique maximum des moteurs à chaleur est directement lié à : rendement = (TH-TC)/TH

Selection de rendements

pic de rendement des action ou des outils(%)

homme, nager, surface 2

homme, nager, sous la surface 4

human, déblayer 3

moteur à vapeur 17

homme, vélo 25

moteur à essence 30

turbine à gaz naturel 40

contractions musculaires 50

turbine couplée (gaz-vapeur)60

celles à combustible60

moteur électrique80

turbine couplée chaleur-puissance95

Le cycle de Carnot est une idéalisation, puisque aucun processus d’un moteur réel est réversible et tout processus physique implique une petite « perte d’énergie » dite entropie.

Le cycle de Carnot en forme graphique a été introduit par Emile Clapeyron en 1834.

Pour tout processus irréversible, le rendement est plus petit que celui du cycle de Carnot.Cela peut être associé avec un flux de chaleur plus petit vers le système ou un flux plus grand sortant du système. Le résultat inévitable est l’inégalité de Clausius.

http://hypertextbook.com/physics/thermal/engines/

Le silencieux Stirling

En 1769, le tout premier véhicule à propulsion autonome était un tracteur militaire inventé par un ingénieur et mécanicien français, Nicolas Joseph Cugnot (1725 - 1804). Cugnot utilisa un moteur à vapeur pour alimenter son véhicule, construit en suivant ses instructions à l’Arsenale de Paris par le mécanicien Brezin. Il a été utilisé par l’Armée Française pour traîner l’artillerie à l’exorbitante vitesse de 4 km/h sur juste 3 roues.

Parfois c’est important d’utiliser des petites différences de température. L’invention du pasteur écossais Robert Stirling est doté de deux pistons et utilise soit le réchauffement soit le refroidissement d’un gaz. Il atteint un rendement jusqu’au 40%.

Ces deux moteurs à droite

ont besoin d’une différences de températuretrès petite. L’oiseux qui boit et lethermomètre de l’amour.

Pas seulement Carnot

Celles à combustible

Dans un moteur Diesel , l’air est comprimé adiabatiquement d’un facteur de 15 à 20. Cette compression augmente la température jusqu’à la température d’ignition du mélange de combustible qui se forme en injectant le combustible une fois que l’on a comprimé l’air.

Les piles à combustible sont une façon de « tricher » sur l’équation de Carnot.

L’hydrogène et l’oxygène ne sont pas brûlés, mais recombinés de façon chimique:

d’abord ils dissocient dans les respectifs ions et après filtrent à travers une membrane

spéciale et recombinent en donnant de l’eau et de l’énergie.

Elles seraient une réelle alternative aux moteurs à combustion, si les membranes

n’étaient pas chères et ne pas fiables et il n’avait pas de problèmes de stockage

pour l’hydrogène.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/diesel.html

Dans le cycle Otto le mélange

d’air et essence est prise

à pression, puis

comprimé adiabatiquement et

allumé (3-4) à volume constant;

le parcours du travail est

4-5, et en 5-6 les fumées sont déchargés.

Grace à la pompe de chaleur basée sur l'effet Peltier, on peut chauffer ou refroidir des plats attachés à notre cou.

L'effet Peltier est un principle thermo-électrique où un courant électrique permet à la chaleur d'être absorbée d'un côté lorsque de la chaleur est rejetée de l'autre.

La turbine à gaz est un exemple usuel d’un système à cycle Brayton ouvert. L’air est aspiré dans un compresseur, chauffé et détente à travers d’une turbine,et déchargé dans l’atmosphère.

Le cycle Brayton n’est pas seulement utilisé dans les turbines d’avion, mais aussi dans les turbines à gaz utilisées pour produire de l’électricité.

Comme ça, à la question s’ils nous faut du chaud ou du froid,Carnot répondit: soit du chaud, soit du froid.

http://thermalmotion.net/Brayton.html

Effet Peltier "à porter"

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