La Thermodynamique est une branche de la physique qui étudie la transformation de la chaleur en travail.
La chaleur est le mouvement désordonné des molécules d’un corps.
Pour obtenir du travail, il faut donner un sens à ce mouvement en contraignant les molécules à se déplacer vers une direction à l’aide d’une machine. C’est donc donner un ordre à la matière.
C’est au moment de l’invention de la machine à vapeur que la nature de la Chaleur, du Travail et de la Température sont devenus de véritables énigmes à résoudre.
Nicolas Léonard Sadi Carnot fut le premier à poser les bases du fonctionnement des machines thermiques.
Les implications des découvertes théoriques vont bien au delà de la théorie du fonctionnement des moteurs et touchent aussi bien le Cosmos que la constitution de la matière ou encore la chimie.
Pourtant, la validité des principes de la thermodynamique est limitée au monde macroscopique.
Ce site n’aborde qu’une petite partie de cette science : l’évaluation du rendement des cycles des moteurs qui transforment la chaleur en travail.
Pour transformer de la chaleur en travail, on peut changer le volume d’un corps en le chauffant ou en le refroidissant et utiliser ce changement pour pousser sur un autre corps.
Par exemple, si on chauffe une barre de métal, la longueur de la barre augmente.
On peut imaginer un dispositif qui utiliserait cette augmentation pour produire un travail utile.
Si on remplace la barre par un gaz, il peut pousser un piston.
Dans une turbine, un gaz est détendu et mis en vitesse.
Les turbines à vapeur sont utilisées dans les centrales de production d’électricité dites "thermiques". Elles permettent la transformation de l’énergie cinétique de la vapeur en énergie mécanique.
On distingue les centrales thermiques classiques ( charbon, fioul, gaz) et les centrales nucléaires. Pourtant, seule la façon de produire la chaleur est différente. La transformation de chaleur en travail est faite par une turbine à vapeur identique dans son principe de fonctionnement.
Améliorer le rendement de ces moteurs est un enjeu économique important.
Il existe maintenant des centrales à cycle combiné qui ont un rendement de 60%.
On considère souvent, et à mon avis à tort, que ce rendement est un maximum possible. Ceci est une interprétation éronée du principe de Carnot.
Je propose l’utilisation de cycles de Carnot partiels pour évaluer les cycles régénératifs.
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