Cycle thermodynamique

Auteur: Leandro Alegsa Date de création: 9 mai 2021

Un cycle thermodynamique est une série de processus thermodynamiques qui ramènent un système à son état initial. Les propriétés dépendent uniquement de l'état thermodynamique et ne changent donc pas au cours d'un cycle. Les variables telles que la chaleur et le travail ne sont pas nulles au cours d'un cycle, mais dépendent plutôt du processus. La première loi de la thermodynamique stipule que l'entrée nette de chaleur est égale à la sortie nette de travail sur un cycle quelconque. La nature répétitive du processus permet un fonctionnement continu, ce qui fait du cycle un concept important en thermodynamique.

Si le processus cyclique se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la boucle, alors il représente un moteur thermique, et W sera positif. S'il se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alors il représente une pompe à chaleur, et W sera négatif.

Exemple de diagramme P-V d'un cycle thermodynamique.

Cours

Les deux principales classes de cycles thermodynamiques sont les cycles de puissance et les cycles de pompe à chaleur. Les cycles de puissance sont des cycles qui convertissent une partie de l'apport de chaleur en une sortie de travail mécanique, tandis que les cycles de pompe à chaleur transfèrent la chaleur de basses à hautes températures en utilisant l'apport de travail mécanique.

Cycles de puissance thermodynamique

Les cycles de puissance thermodynamique sont à la base du fonctionnement des moteurs thermiques, qui fournissent la plus grande partie de l'énergie électrique mondiale et font fonctionner presque tous les véhicules à moteur. Les cycles de puissance peuvent être divisés selon le type de moteur thermique qu'ils cherchent à modéliser. Les cycles les plus courants qui modélisent les moteurs à combustion interne sont le cycle Otto, qui modélise les moteurs à essence et le cycle Diesel, qui modélise les moteurs diesel. Les cycles qui modélisent les moteurs à combustion externe comprennent le cycle de Brayton, qui modélise les turbines à gaz, et le cycle de Rankine, qui modélise les turbines à vapeur.

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Entropie
Moteur thermique

Questions et réponses

Q : Qu'est-ce qu'un cycle thermodynamique ?

R : Un cycle thermodynamique est une série de processus thermodynamiques qui ramène un système à son état initial.

Q : Les propriétés changent-elles au cours d'un cycle thermodynamique ?

R : Non, les propriétés dépendent uniquement de l'état thermodynamique et ne changent donc pas au cours d'un cycle.

Q : La chaleur et le travail sont-ils nuls au cours d'un cycle thermodynamique ?

R : Non, la chaleur et le travail ne sont pas nuls au cours d'un cycle, mais dépendent du processus.

Q : Que dit la première loi de la thermodynamique au cours d'un cycle ?

R : La première loi de la thermodynamique stipule que l'apport net de chaleur est égal au travail net fourni au cours d'un cycle.

Q : Pourquoi le cycle est-il un concept important en thermodynamique ?

R : La nature répétitive du processus permet un fonctionnement continu, ce qui fait du cycle un concept important en thermodynamique.

Q : Que représente un cycle thermodynamique dans le sens des aiguilles d'une montre ?

R : Si le processus cyclique se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la boucle, il représente un moteur thermique et W sera positif.

Q : Que représente un cycle thermodynamique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ?

R : S'il se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, il représente une pompe à chaleur et W sera négatif.