Moteurs thermique

[Firegoodzila]

Bonjour à tous, j'aimerais savoir quelle relation permet de calculer le rapport théorique entre l'énergie apportée et l'énergie récoltée depuis une machine en fonction de la différence de température entre les sources froide et chaude.

Il me semble que ça s'appelle efficacité énergétique, mais n'en étant pas certain loin de là, je parle du rapport entre l'énergie thermique qui traverse le moteur, et l'énergie mécanique que l'on retire de celui-ci.

Prenons un Stirling en exemple, je le place entre sa source froide et sa source chaude, la différence de température entre les deux source est de 10 degrés Kelvin, cette différence de 10 degrés, et la conduction globale du système sur tout la durée de l'expérience engendrent un déplacement de 100 joules d'énergie thermiques, combien de joules mécanique puis-je attendre à la sortie en théorie ?

C'est implicite, mais je demande aussi savoir si il existe bien une relation entre la différence de température et le rapport entre énergie apportée et récupérée.

Merci d'avance pour vos réponses ^^
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[inviteddcf5087]

tu n'aurait pas simplement un rendement a calculer pour t'aider ? Enfin jdit ca mais ca se trouve je dit de la M**** .

Puisque le rapport theorique entre l'energie apporté et l'energie produite est ce que l'on appelle le rendement donc ....

[Firegoodzila]

Bhen ... le problème, c'est que je lis sur Wikipédia, l'article sur l'efficacité énergétique:

En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la machine sur ce qui a été dépensé pour la faire fonctionner.

Cette notion est très souvent confondue avec le rendement, qui est le rapport entre l'efficacité réelle de la machine et l'efficacité théorique maximale qu'on peut attendre d'elle.

Mais l'article sur Thermodynamique.com dit à peut près le contraire, alors je sait plus trop dans quel poulailler mètre mes œufs, mais bref, si je suit la définitions de Wiki, alors je crois que c'est bien le concept d'efficacité énergétique qui m'intéresse ici.

Alors voilà, si je reformule ma question autrement, ça donne ça: j'ai un moteur "quasi parfait", qui ne "gaspille" rien de plus que ce qui est imposé par les 4 principes de la thermo (pas un joule de plus que nécessaire aux exigences de conservation et d'irréversibilité ^^), ce moteur est donc traverser par un flux de chaleur qui emporte 100 joules pendant un temps t, depuis une source chaude vers une source froide dont la différence vaut 10 degrés (admettons 300 Kelvin vers 290K). Combien de joules mécanique puis-je espérer à la sortie ?
Comment peut on estimer cette quantité en fonction de cette différence de température ?

Voilà, c'est un peut compliqué à formuler, mais j'espère que je suis à peut près intelligible dans mes questions.

J'ai entendu dire que certains moteurs pouvaient tourner avec seulement 10 degré d'écart de température, et j'ai également lu qu'un moteur est efficace si cette différence est élever, je me demande combien un moteur fonctionnant avec seulement 10 degré d'écart perd d'énergie en la transformant en énergie mécanique.

Merci ^^

[Firegoodzila]

Personne n'a une idée ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdifre]

bonjour,
a mon avis, le rendement sera 1-(Tf/Tc) soit 1 -(290/300)
soit sensiblement 3.33%
donc tu peux esperer recuperer 3 joules en soignant la mecanique
fred

[Firegoodzila]

Merci Verdifre

Il y a pourtant un truc qui me taraude:

a mon avis, le rendement sera 1-(Tf/Tc)

Donc si je me place entre une borne à 10K et une borne à 30K, on est à 1-(10/30), soit 66.66 %, est-ce autoriser par la Thermo, de dépasser les 50 % pour une machine thermique ?

[verdifre]

bonjour,
je ne suis pas specialiste de la thermo et je n'ai pas pratiqué depuis longtemps, mais je crois que le seul truc impossible en thermo pour une machine c'est un rendement = 1
et avec une source froide à 1K et une source chaude à 1000K tu aurais une machine thermique qui marcherai pas mal
fred

[Firegoodzila]

J'en profite pour poser une autre question dans le même thème:
L'énergie thermique existe-t' elle en soi, et elle ne peut être exploité qu'entre deux point en déséquilibre, ou est-ce le déséquilibre lui-même qui contient de l'énergie ?

Voici une mise en situation pour illustrer ma question
Dans le système j'ai deux blocs de diamants pesant chacun 1 kilogramme.
Le bloc A possède initialement une température de 20 K, le bloc B est à 10 K.
La chaleur massique du diamant est de 502 JKK (si je ne me trompe pas).
Donc le bloc A possède 10.040 Joules thermique, le bloc B en à 5.020 .
A l'équilibre, on devrait obtenir la moyenne, 7530 Joules dans chaque bloc.
Le transport total d'énergie de A vers B : 10.040 - 7530 = 2510 joules.

Maintenant, je veut exploiter cette énergie (on à quand même pas fait tout ce chemin pour rien ^^)
Je reprend le calcul du rendement idéal:
1-(Tf/Tc) on à donc toujours Tf=10K, Tc=20K, ce qui nous donne:
1-(10/20) = 0.5 soit 50 % de rendement idéal.
Donc je peut espérer récupérer idéalement 1255 Joules mécanique.
Le 1er principe veut que je retire cette énergie du système.
Seulement voilà, j'ai deux hypothèses, donc:
- Hypothèse 1: j'ai initialement 15060 Joules de chaleur qui deviennent 13805 thermique et 1255 mécanique.
- Hypothèse 2: j'ai initialement 15060 de chaleur et 2510 "potentiel" qui deviennent 1255 mécanique et 16315 thermique.
Dans ma première hypothèse, la température moyenne diminue puisqu'une partie de l'énergie thermique est transformée en mécanique, alors que dans ma deuxième hypothèse, la température moyenne augmente puisque une partie de l'énergie "potentiel thermique" est transformée en "chaleur équilibrée" et l'autre partie en énergie mécanique.

Maintenant que j'ai dit tout ça, ma question est simple: laquelle est la bonne hypothèse?, si c'est aucune, comment doit on voir la chose ?

PS: Nornalement, si je me suis pas planté quelque part, les deux hypothèses respectent le 1 er principe.
Pour le deuxième, je suis moins sûr car je n'ai pas comprit si le rendement idéal exclue simplement les imperfections de conception, ou si il exclue également l'entropie, (à moins que ce soit la même chose ... ).

[Firegoodzila]

Personne n'a une idée ?

[Firegoodzila]

J'ai trouver plus simple pour poser la question:
Le moteur consome-t'il de la chaleur ?
Esqu'il fait moin chaud si on fait travailler un moteur que si on laisse les températures s'equilibrés spontanément et atteindre le désordre maximum ?
(Partant que l'energie donnée par le moteur n'est pas retransformée par frottement)

[Firegoodzila]

J'ai trouver plus simple pour poser la question:
Le moteur consomme-t'il de la chaleur ?
Es qu'il fait moins chaud si on fait travailler un moteur que si on laisse les températures s'équilibrés spontanément et atteindre le désordre maximum ?
(Partant que l'énergie donnée par le moteur n'est pas retransformée par frottement)

[polo974]

Si tu transformes de l'énergie thermique en une autre énergie, oui, il fera plus froid (ou moins chaud).

[Firegoodzila]

Merci polo974

[chatelot16]

bien sur qu'un moteur thermique cosome la chaleur : tu me fait remonter en enfance , quand j'esperait brancher un moteur electrique et une dynamo pour faire un mouvement perpetuel mon pere a eu du mal a m'expliquer que ca ne marchait pas : j'ai rapidement trouvé mieux : une resistance fait boullir de l'eau pour faire marcher une macine a vapeur qui fait tourner une dynamo pour ...

si le moteur thermique ne consommait pas la chaleur ca marcherait ... helas retour a la dure realité ...