Voiture, essence et énergie

[jean-marc6999]

Bonjour,

Comment formuler ma question au demeurant basique…

Ce que j'ai compris du principe de conservation : Et = Ep + Ec = constant, comme par exemple : Et = 1/2mv^2 + mgh.

Je pose le problème suivant: Soit une voiture avec de l'essence qui avance à vitesse v.

Par exemple : Et = 1/2mv^2 + E(essence + échappements). J'y inclus les échappements, sinon avec la baisse de quantité d'essence nécessaire pour faire avancer la voiture, il y a déséquilibre, donc non conservation.

Ma question : Quelle serait l'algèbre pour E(essence + échappement) dans le cadre de Et ?

Merci pour vos réponses.
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[jiherve]

bonsoir
que recouvre le terme échappements ?
les pertes thermiques?
Car contrairement à certains chasseurs WWII une voiture ne possède pas d’échappement propulsif.
JR

[jean-marc6999]

Ah oui, je veux dire les gaz d'échappement.

Si j'ai bien compris la voiture avance car la réserve de carburant baisse, donc il y a une différence pour que le principe de conservation demeure.

[Patzewiz]

Bonsoir,

La conservation de l'énergie mécanique totale s'applique à un solide soumis uniquement à des forces conservatives, donc en l'absence de forces susceptibles de produire de la chaleur. Lors de sa combustion l'essence d'une voiture produit de l'énergie mécanique mais aussi beaucoup de chaleur. On ne se trouve donc pas dans un cas où on peut appliquer la conservation de l'énergie mécanique d'autant plus que la combustion de l'essence va consommer de l'oxygène provenant de l'atmosphère. Pour aller plus loin il faut aborder le problème sous son aspect thermodynamique ce qui nécessite d'abord de bien définir le système (ouvert ou fermé) auquel on s'intéresse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jean-marc6999]

Ah OK merci.
Donc j'ai fait fausse route.

Je vais lire sur la thermodynamique.

[jean-marc6999]

Mais au fait, quelle serait l'équation dans laquelle il y aurait une relation entre le mouvement de la voiture et le carburant qu'elle consomme ?

Merci

[Patzewiz]

Pas d'équation simple pour résoudre le problème. Si la voiture roule à vitesse constante sur une route horizontale une partie (moins de 30%) de l'énergie chimique résultant de la combustion de l'essence servira à compenser les pertes d'énergie dues au frottement (roues sur le sol et résistance de l'air). Si la voiture accélère la consommation d'essence sert en plus à augmenter son énergie cinétique. Dans les deux cas on aura toujours production de chaleur au niveau du moteur.

[jean-marc6999]

OK, alors si je pose le problème de manière simple : un objet se déplace à vitesse v constante, pour ce faire il doit consommer x litre de carburant. Frottements, usure, etc. sont négligeables. Comment pourrais-je poser l'équation?

Merci

[agitateur]

il n'y a pas de relation générale "juste" puisque chaque moteur à "sa" conception, et en fin de compte selon le cas de figure il pourra y avoir une certaine variation avec un autre moteur, dans la répartition mécanique / thermique ( le rendement ) et aussi la conso globale, selon donc à la fin le moteur ET l'usage.

Il y aura aussi un gouffre entre la théorie et la pratique, car:
- un moteur de groupe électrogène ( par exemple ) travaille à un régime nominal, constant, tout le temps ( hors démarrage quelques fractions de temps ).
- un moteur thermique de véhicule travaille dans une large fourchette de régime, et ce peut être en régime stabilisé ou non. Un parcours constant à 90 kmh n'a rien à voir avec un parcours de 90 km/h en moyenne.

On peut considérer qu'un moteur thermique diesel ( pour prendre un exemple ) utilisé dans sa plage de régime optimale aura besoin de 200 gr de gazole pour fournir un 1kWh d'énergie mécanique, c'est la notion de consommation spécifique. S'il est à trés haut régime ou trop bas, celà pourra être 300 gr de carbu pour fournir 1 kWh.
Et pourtant à la base, pour 1 litre de gazole ( ou 830 grammes ) la capacité énergétique de ce précieux litron est de 10 kWh.
Selon que la conso spécifique soit à 200 grammes ou à 300 grammes, tu en récupèrera 42% en énergie mécanique ou seulement 27% ( par exemple ici pour les valeurs prises plus haut ).

Prenons une moyenne à 33% de rendement, donc 66% qui partent en chaleur. C'est une moyenne, elle peut avoir des valeurs extrêmes et différentes, attention.
Celà explique pourquoi une véhicule électrique ( qu'on considèrera sans pertes depuis la batterie chargée pour simplifier ) aura besoin de 20 kWh pour parcourir 100 kilomètres, alors qu'un véhicule à moteur thermique aura besoin de fournir en amont ( le réservoir ) 3 fois ( 3 fois les 3 tiers ) ce potentiel d'énergie, donc 60 kWh, donc 6 litres de carburant.

Pour rebondir sur la trés juste remarque de Patz, la définition du système est donc trés complexe et demande d'être trés fine et trés complexe.

Il faudrait que tu précises là ou tu en venir ( et accessoirement préciser quel est le domaine qui t'intéresse et ton profil général )*

Note, j'ai lu entre temps avant de poster, il ne suffit pas de négliger les frottements, ce serait trop simple.
Sans frottement ni résistance ( la simplification a ses limites, surtout en mécanique ) il te suffirait de pousser un porte containeur au départ du Havre avec le petit doigt pour qu'il arrive à Hong Kong.
Il y a de toute façon une force de résistance non négligeable pour ton véhicule à V constante, sinon le même travail moteur pourrait l'accélérer jusqu'à une vitesse se rapprochant de l'infini....et une V infinie, ça va vite ( enfon je crois, mais je n'ai pas de vécu personnel sur le sujet )

Blague à part et trés sérieusement:
- soit tu précises sérieusement ton sujet ta pensée,
- sinon c'est totalement de la science de PMU et ce n'est pas l'objet du forum, la fermeture risque d'arriver....

[Sethy]

(grillé)

Le résultat est totalement contre-intuitif, en effet :

F = m.a

mais ici par hypothèse (pas de frottements, ...), pour conserver sa vitesse, l'accélération doit être ... nulle car

v = v0 + a.t

Donc a = 0, d'où F = 0, d'où consommation = 0 !

C'est l'une des lois de Newton : en absence de force extérieure, un mobile conserve sa vitesse.

[agitateur]

(grillé)

Y'a pas de mal
Il paraitrait que la science avance par le consensus