Energie dégradée quand il s'agit d'entropie échangée

[Methanoate]

Bonjour à tous,

Un moteur thermique ditherme produit du travail W grâce à un transfert de chaleur entre une source chaude (Qc) et une source froide (Qf). Le travail produit n'est pas égal à Qc puisque de la chaleur (Qf) est rejetée à la source froide. Une partie de l'énergie est perdue.

- En supposant le cycle réversible (pas d'entropie créée), peut-on dire que de l'énergie thermique rejetée dans la source froide (Qf) est de l'énergie dégradée ? Cette énergie n'est pas utilisée pour produire du travail mais peut-on dire qu'il s'agit d'énergie dégradée ? Peut on dire qu'il s'agit d'énergie perdue ? Je m'interroge car la transformation étant réversible, en inversant le cycle il serait possible de récupérer cette énergie (liée d'ailleurs à l'entropie échangée) ce qui la rend pas si perdue que ça.

Cette énergie qui n'est pas utilisée pour produire un travail me parait différente de celle qui n'est pas récupérable pour produire un travail dans le cas d'un cycle irréversible pour lequel de l'énergie liée à l'entropie créée est véritablement dégradée, irrécupérable et perdue à jamais.

Dans le cas où le cycle est réversible, la fraction d'énergie qui n'est pas utilisée pour produire un travail (Qf) et liée à un échange d'entropie peut-elle être caractérisée d'énergie dégradée, perdue comme celle associée à l'entropie créée d'un cycle irréversible ?
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[gts2]

Bonjour,

Vous pourriez peut-être regardé dans la direction de l'exergie qui me parait répondre à votre questionnement : Exergie_efficacite_energetique .pdf.

[ThM55]

En supposant le cycle réversible (pas d'entropie créée), peut-on dire que de l'énergie thermique rejetée dans la source froide (Qf) est de l'énergie dégradée ? Cette énergie n'est pas utilisée pour produire du travail mais peut-on dire qu'il s'agit d'énergie dégradée ? Peut on dire qu'il s'agit d'énergie perdue ? Je m'interroge car la transformation étant réversible, en inversant le cycle il serait possible de récupérer cette énergie (liée d'ailleurs à l'entropie échangée) ce qui la rend pas si perdue que ça.

Elle n'est pas irrémédiablement perdue. Si vous trouvez une autre source froide encore plus froide, vous pouvez insérer une machine réversible qui utilise cette énergie soi-disant perdue. Elle n'est donc pas forcément perdue, elle est juste plus difficile à exploiter directement, c'est-à-dire avec un moins bon rendement. Toutefois s'il s'agit de machines de Carnot idéales (des isothermes et des adiabatiques réversibles) et si les "sources" sont des thermostats isothermes parfaits (infinis), le rendement de Carnot total de la combinaison de deux machines entre T1>T2 et entre T2>T3 est le même que celui d'une seule machine T1>T3 (*). On aurait donc pu travailler directement avec la source froide T3 et ignorer T2.

Si on inverse le cycle, on crée un réfrigérateur (si on veut refroidir la source froide) ou une pompe à chaleur (si le but est de réchauffer la source chaude). Il faut pour cela fournir du travail. Dans la réalité technique, c'est évidemment autre chose qu'une machine abstraite de Carnot!

Dans les systèmes réels non idéaux, la notion d'exergie est en effet utile pour identifier la partie exploitable de l'énergie. Elle se réduit à des potentiels thermodynamiques usuels dans les cas classiques, donc c'est une notion un peu plus générale et plus utile que ceux-ci dans le contexte de l'efficacité énergétique.

(*) preuve de l'assertion ci-dessus: le travail fourni entre les températures T1 et T2 est où est le rendement de Carnot et l'énergie soutirée à la source chaude. L'énergie rejetée à la source T2 est . Le travail fourni par la deuxième machine est . Donc le travail total fourni est . CQFD.