Thermodynamique

[ICILabas]

Bonsoir,

J'ai un QCM concernant la thermodynamique, où on me met dans une situation :

Dans une chambre fermee se trouve un refrigerateur dont on a laisse
la porte ouverte. La temperature de la chambre :

a. augmente
b. reste constante
c. diminue
d. Les trois possibilites sont possibles d'ependant de l’efficacit´e du
refrigerateur
e. Les trois possibilites sont possibles dependant de la taille relative
de la chambre et du refrigerateur

j'ai choisi la a), et j'aimerais savoir si cela est correct.

Aussi, juste avant cette question on avait vu le cycle de Carnot, je ne sais pas vraiment si cela à avoir avec le QCM.
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[harmoniciste]

Bonjour,
Inutile de faire intervenir le cycle de Carnot.
Puisque, dans la chambre fermée, on y apporte une énergie supplémentaire (électrique, nécessaire au fonctionnement du réfrigérateur), alors cette énergie ne pourra qu'augmenter la température moyenne de la chambre. D'où réponse a)

[ICILabas]

Mais logiquement puisque le frigo est "froid" pourquoi ce n'est pas ce froid qui se diffuse dans la chambre et donc fait diminuer la température ??

,car j'avoue que je n'aurais pas pensé au fait qu'un frigo puisse chauffer la chambre grâce à l'énergie apporté( en tout cas, ça n'aurait pas été une de mes options premières)

[Lansberg]

Bonsoir,

un frigo fait passer la chaleur d'un réservoir thermique froid (l'intérieur du frigo) vers un réservoir thermique chaud (la chambre). Il faut fournir du travail au système pour que l'opération puisse se faire (la chaleur ne passe pas spontanément de la source froide vers la source chaude). Si on ouvre la porte du frigo, on supprime la source froide et il y a rupture du principe de fonctionnement de la machine frigorifique (2ème principe de la thermodynamique). Pour faire simple, les calories absorbées d'un côté sont restituées de l'autre. Au premier ordre la température de la pièce devrait rester constante. Mais il y a le groupe moteur-compresseur électrique qui va dissiper de la chaleur dans la chambre faisant augmenter la température.
Pour refroidir la chambre avec un frigo, il faudrait pouvoir mettre à l'extérieur de la chambre le condenseur du frigo (la grille noire derrière le frigo) ainsi que la partie mécanique qui permet le fonctionnement du système. En clair, c'est ce que fait une clim !

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

on pourrait compléter ton explication qui décrit un système en équilibre . A l'ouverture du frigo la pièce chute en température , mais c'est un effet transitoire . Si la consommation moyenne du frigo reste constante la pièce retrouvera sa température d'origine ..... Cela risque de demander un peu de temps ( Il faut que l'isolation de la pièce soit parfaite ...). En fait avec une pièce 100% isolée la température de la pièce ne peut qu'augmenter sauf à l'ouverture du frigo ou une baisse momentanée de la température sera observée....

Bonsoir,

un frigo fait passer la chaleur d'un réservoir thermique froid (l'intérieur du frigo) vers un réservoir thermique chaud (la chambre). Il faut fournir du travail au système pour que l'opération puisse se faire (la chaleur ne passe pas spontanément de la source froide vers la source chaude). Si on ouvre la porte du frigo, on supprime la source froide et il y a rupture du principe de fonctionnement de la machine frigorifique (2ème principe de la thermodynamique). Pour faire simple, les calories absorbées d'un côté sont restituées de l'autre. Au premier ordre la température de la pièce devrait rester constante. Mais il y a le groupe moteur-compresseur électrique qui va dissiper de la chaleur dans la chambre faisant augmenter la température.
Pour refroidir la chambre avec un frigo, il faudrait pouvoir mettre à l'extérieur de la chambre le condenseur du frigo (la grille noire derrière le frigo) ainsi que la partie mécanique qui permet le fonctionnement du système. En clair, c'est ce que fait une clim !

[Nico299]

Bonjour,
Je complète par ce qui suit. Je suis tout à fait d'accord sur ce point que la température de la pièce augmente si du moins cette dernière est isolée thermiquement. J'interviens alors maintenant sur ce point qu'il faut considérer les irréversibilites produites lors de ce cycle thermique. En ignorant ces irréversibilites nous serions dans le cas d'un cycle de Carnot, cycle de fonctionnement idéal sans irréversibilités. Mais ce frigo est considéré en fonctionnement réel d'où la présence d'irreversibilitees thermiques au travail du compresseur ( frottements fluides) et au détendeur. Interviennent aussi des irréversibilité sur les échanges thermiques aux échangeurs ( condenseur, évaporateur ) . il faut ensuite rappeler que ces irreversibilitees thermiques exprimées en joules sont libérées lors de la phase d'échange au condenseur en plus de l'énergie prélevé dans l'enceinte du frigo. Pour bien comprendre ce fonctionnement nous pourrions nous aider d'un outil énergétique tel que l'exergie afin de différencier ces différentes irreversibilitees thermiques.

[calculair]

finalement avec une question toute simple , elle peut provoquer une réponse avec de longs développements....

Bonjour,
Je complète par ce qui suit. Je suis tout à fait d'accord sur ce point que la température de la pièce augmente si du moins cette dernière est isolée thermiquement. J'interviens alors maintenant sur ce point qu'il faut considérer les irréversibilites produites lors de ce cycle thermique. En ignorant ces irréversibilites nous serions dans le cas d'un cycle de Carnot, cycle de fonctionnement idéal sans irréversibilités. Mais ce frigo est considéré en fonctionnement réel d'où la présence d'irreversibilitees thermiques au travail du compresseur ( frottements fluides) et au détendeur. Interviennent aussi des irréversibilité sur les échanges thermiques aux échangeurs ( condenseur, évaporateur ) . il faut ensuite rappeler que ces irreversibilitees thermiques exprimées en joules sont libérées lors de la phase d'échange au condenseur en plus de l'énergie prélevé dans l'enceinte du frigo. Pour bien comprendre ce fonctionnement nous pourrions nous aider d'un outil énergétique tel que l'exergie afin de différencier ces différentes irreversibilitees thermiques.

[gts2]

finalement avec une question toute simple , elle peut provoquer une réponse avec de longs développements....

Oui, mais on s'écarte du sujet : même avec un fonctionnement idéal sans irréversibilité du frigo, la température de la pièce va augmenter, le premier principe suffit.

[ICILabas]

Donc si j'ai bien compris c'est une question de "machinerie" frigorifique. Mais que dans tous les cas la température dans la chambre ne fera qu'augmenter, sauf au moment où l'on ouvre le frigo et que donc la température baisse momentanément.

J'ai été regarder des vidéos explicative sur le fonctionnement d'une clim et d'un frigo, mais j'ai toujours du mal à assimiler vraiment le lien avec la thermodynamique.
Je vous remercie vraiment de vos réponses qui on est l'air d'être plus que complète, mais je ne vois vraiment pas avec quelle base de la thermodynamique il faut faire cet exercice. Je comprends qu'il faille du travail pour faire passer la chaleur d'un réservoir thermique froid vers un réservoir thermique chaud, mais c'est tout.

Je vois tout de fois, un peu mieux d'où cette chaleur pourraît venir (du condensateur) qui se trouve donc à l'intérieur, mais du pourquoi la température augmente à la place de diminuer où même de rester constant. ça me parait un peu flou. Je veux dire puisque le circuit n'est pas "cassé" et que le frigo est fonctionelle il devrait y avoir autant de chaleur absorbé(pour refroidir le frigo) que dégagé(pour réchauffer la chambre).

[Nico299]

Salut,
Oui tu as raison sur ce fait que la température de la pièce augmenterait dans un fonctionnement idéal. Bien voir qu'au condenseur s'échangent les gains d'energie de l'evaporateur + travail énergétique du compresseur.

[gts2]

Bonjour,

La question telle qu'initialement posée ne demande pas de se poser de questions sur le fonctionnement du frigo, il suffit juste de savoir qu'il est relié à une prise de "courant" et que ce n'est pas un générateur électrique renvoyant de l'énergie dans le réseau.
A partir de là, en supposant la chambre isolée, \Delta U=W(elec)>0 et c'est tout.

Si vous intéressez au frigo, le transfert se fait du froid vers le chaud (donc dans le sens inverse spontané du second principe). Cela implique donc une "machine" et en supposant celle-ci avec un moteur et pas d'autre source, cela implique, pour la machine, Qchaud+Qfroid+W=0 ; W>0 : Qchaud<0 ; Qfroid>0 (voir votre raisonnement avec Carnot). Et donc abs(Qchaud)=Qfroid+W>Qfroid. Le chauffage est plus important que le refroidissement.