Perte par effet joule sur moteur thermique

[invite6b3d36fc]

Bonjour tout le monde.

J'ai un petit soucis d'incompréhension du moteur thermique.

Le moteur d'une voiture a un rendement actuel de 35 % théorique.

C'est à dire que sur 100J de "travail" potentiel du gombustible:
- 35J de travail mécanique.
- 65J de "travail" sous forme de chaleur (frottement+échappement).

(J'oublie volontairement de compter la combustion qui il me semble peut être incomplète.)

A tout les spécialiste du moteur thermique, venait s'il vous plait me refroidir sur ces question qui font surchauffer mon cerveau:

Un moteur qui aurait un rendement avoisinant les 100% produirait-il une quantité de chaleur avoisinant les 0°C ?

Un moteur qui aurait un rendement avoisinant les 100% aurait-il donc une combustion qui se ferait a température ambiante et sans produire de chaleur?

Cela me semble tellement absurde

Merci pour vos réponses je l'espère instructives.
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[mach3]

Un moteur peut-être modélisé comme une machine thermique fonctionnant entre une source chaude et une source froide. La source chaude fournit de la chaleur. Une partie de cette chaleur est transmise à la source froide, l'autre est convertie en travail.

Le moteur de Carnot est un moteur théorique ayant le plus grand rendement possible étant donné une source froide et une source chaude. Son rendement dépend des températures, en Kelvin, des sources chaudes et froides:



Il peut être démontré que tout autre moteur fonctionnant entre les deux même sources que celui de Carnot aura un rendement inférieur (en théorie, mais encore plus en pratique).

En général, sur terre, la source froide est à température ambiante (290K environ). Pour avoir un rendement significatif, il faut donc que la source chaude est une température relativement élevée.

On pourrait se dire: "mais il suffit alors de fabriquer une source très froide!". Le problème c'est que pour générer du froid, il faut soit aller le chercher (loin) soit le générer avec une machine frigorifique qui fait exactement l'inverse d'une machine thermique. Au bilan, aucun avantage. On a pas le choix, il faut une source très chaude (la combustion de l'essence par exemple, mais on peut aussi considérer un réacteur nucléaire) pour ponctionner un travail utile conséquent sur le transfert de chaleur de la source chaude à la source froide.

Un lien intéressant:

http://aura.u-pec.fr/msme-biomecaniq...e.html?14.html

m@ch3

[invite6b3d36fc]

Hello Mach3.

Ma question portait plus particulièrement sur le moteur a explosion(essence ou diesel) conventionnel.

Sans vouloir critiquer ta réponse tu n'as pas vraiment répondu à ma question..

Je voulais juste savoir:

le moteur a pour perte 65% qui partent en chaleur.
Si on augmente le rendement du moteur va t on abaisser la température de la combustion et si oui un rendement de 1 aurait il pour conséquence une combustion non exothermique (ne produisant pas de chaleur)?

Merci.

[oOPtiluOo]

Bonjour
Je pense que au contraire mach3 t'a donné la réponse la plus complète possible... Les moteurs a "explosion" sont limité par le facteur de carnot. Je t'explique :
source froide : atmosphère - 290K
source chaude : température adiabatique de flamme - environ 2000K

Si tu veux un moteur unitaire, il faut qu'il fonctionne avec une source froide au zéro absolu. Tu aura alors par conservation de l'énergie :

source de chaleur injecté = travail mécanique produit

Mais on est vraiment en théorie là...

Pour ce qui est de l'abaissement de la température de flamme, je ne vois pas pourquoi. Ce serai plutôt le contraire, car plus le rendement de carnot est élevé, et plus rendement réel sera grand...En pratique, on agit ici sur le rendement de combustion... Mais il y a d'autre piste (injection éléctromagnétique, amélioration du refroidissement, copounding...)
++

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Si on augmente le rendement du moteur va t on abaisser la température de la combustion et si oui un rendement de 1 aurait il pour conséquence une combustion non exothermique (ne produisant pas de chaleur)?

Non, justement, regarde la formule. Si tu veux augmenter le rendement, tu dois augmenter la température de la source chaude (tu ne peux pas guère celle de la source froide en pratique sauf à faire fonctionner ton moteur dans l'espace où la température est de seulement 3K...) et donc l'exothermicité de la combustion.

m@ch3

[invite6b3d36fc]

Je n'ai pas dit que je chercher à augmenter le rendement.

Mais juste pour infos:à ce que je comprend la source chaude c'est le l'oxydation du combustible. Comment augmenter la température de la source chaude (combustion de l'essence par exemple)?

Et pour en revenir une fois de plus a mes moutons:

Utiliser l'énergie contenue dans le carburant sous forme d'énergie mécanique (moteur d'une voiture) abaisse-t-il l'énergie dissipé par ce carburant sous forme de chaleur?

Traduction:Les 35% de rendement du moteur abaisse-t-il de 35% la température dégagée par la combustion?

Si une combustion de X mole d'essence produit Y Joule de chaleur dans une pièce fermée.

Est ce que cette la combustion de ces X mole d'essence dans le moteur d'une voiture produit seulement (65/100)*Y Joule de chaleur a cause des 35% utiliser mécaniquement?

[invite6b3d36fc]

[mach3]

Mais juste pour infos:à ce que je comprend la source chaude c'est le l'oxydation du combustible. Comment augmenter la température de la source chaude (combustion de l'essence par exemple)?

La source chaude c'est, dans le cas du moteur à explosion, le mélange carburant/air qui vient de détonner. Il y a plusieurs moyens d'augmenter la température de ce mélange:
-la nature du carburant
-la composition de l'air (si on utilise de l'oxygène pur à la place de l'air par exemple, mais attention là c'est très explosif)
-les matériaux de la chambre de combustion (elle doit être bien isolée, si la chaleur s'échappe autrement que via la détente du mélange, elle ne participe pas au mouvement du piston, c'est à dire au travail)
-et surement plein d'autres paramètres comme la pression, la température, etc...

Utiliser l'énergie contenue dans le carburant sous forme d'énergie mécanique (moteur d'une voiture) abaisse-t-il l'énergie dissipé par ce carburant sous forme de chaleur?

Traduction:Les 35% de rendement du moteur abaisse-t-il de 35% la température dégagée par la combustion?

j'avoue avoir énormément de mal à comprendre la question, il y a quelque chose de confus au niveau du vocabulaire.

Un rendement de 35% signifie que sur 100J prelevés à la source chaude, 65 sont restitués à la source froide et 35 sont convertis en travail. Il signifie aussi que le rapport entre la température de la source froide et de la source chaude est au minimum de 0.65 (exactement cette valeur pour un moteur de carnot, plus si ça n'en est pas un).

Si une combustion de X mole d'essence produit Y Joule de chaleur dans une pièce fermée.

Est ce que cette la combustion de ces X mole d'essence dans le moteur d'une voiture produit seulement (65/100)*Y Joule de chaleur a cause des 35% utiliser mécaniquement?

Non, on aura toujours Y joules, c'est juste que 0.65Y joules partiront irrémédiablement sous forme de chaleur vers la source froide alors que 0.35Y seront convertis en travail.

D'ailleurs la boite fermé est un moteur à rendement nul: les Y joules partent intégralement sous forme de chaleur vers la source froide qui est l'extérieur de la boite.

m@ch3

[yoda1234]

Ce fil ne serait pas mieux sur le forum "Technologie"?

[invite8b903e2e]

Bonsoir,

Il y a des essais pour coupler un dispositif capable de valoriser cette chaleur "perdue" dont tu parles, notamment avec des moteurs Stirling. Ainsi, le moteur à combustion associé au Stirling pourrait augmenter ton rendement global mais il y aurait toujours une perte de chaleur qui ne serait pas exploitable.

A+

[invite6b3d36fc]

Effectivement mandor je pense que l'on pourrait récupérer les pertes sous forme de chaleur aussi.

Le moteur Panthone utiliserait ce principe avec le pot d'échappement.

D'autre procédé consistent en un combiné "explosion interne et externe" dans des centrales.

On peut imaginer récupérer la chaleur pour vaporiser de l'eau et actionner des pistons comme dans la machine a vapeur.

Bref pour moi c'est absurde d'avoir un système qui consomme de l'energie(radiateur + système de refroidissement liquide) et rejette l'énergie sous forme de chaleur dans l'air alors que divers moyens existent pour la récuperer cette énergie.

Mais c'est un autre débat.

PS pour ce qui est du post je pense aussi qu'il faudrait le fusionner avec un autre ouvers dans la partie Physique. Je ne sais pas comment il faut faire maitre Yoda

[mach3]

Bref pour moi c'est absurde d'avoir un système qui consomme de l'energie(radiateur + système de refroidissement liquide) et rejette l'énergie sous forme de chaleur dans l'air alors que divers moyens existent pour la récuperer cette énergie.

oui, on peut en récupérer, un peu, mais jamais la totalité. Par exemple les gaz d'échappements sont chauds. En s'en servant comme source chaude et de l'air ambiant comme source froide, il est évident qu'on peut récupérer un peu de travail, mais jamais la totalité.

D'ailleurs si les moteurs de voiture étaient des moteurs de Carnot, les éventuels gaz d'échappements seraient à température ambiante... rien à récupérer. On est donc réellement limité au bout du compte, par le rendement maximal du moteur de Carnot.

m@ch3

[oOPtiluOo]

Re
Au fait, j'ai pas compris le rapport entre effet Joule et moteur thermique... Sans doute une confusion de la part du créateur du fil
Une voie beaucoup plus intéressante pour valoriser l'énergie thermique "perdu" par un moteur : la cogénération...
Beaucoup moins cher que de mettre 2 moteurs thermique en série et augmentant énormément le rendement utile (certains avancent 90%, mais 80% est plus raisonnable) évidement, il faut avoir un besoin d'énergie thermique à proximité
Sinon sur des grosses centrales, les cycles combinés commencent à se développer (cycle Hirn+Joule) et parfois permettent même le captage du CO2 (en attendant le stockage )
++

[invite6b3d36fc]

oOPtiluOo

Je n'est pas compris exactement ta remarque. J'ai déjà évoqué le principe de la centrale combiné qui me semble être une évidence.
En fait ce post n'est pas la pour débattre de la récupération de la chaleur (même si ce sont des phénomènes qui m'intéressent bien sûr) mais pour comprendre la conversion des énergies..J'ai relancé le débat dans la partie physique, si tu es intéressé..

http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3129814