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Irréversibilité

Ce sont les frottements qui sont la cause mécanique de l’irréversibilité.

Supposons un échange entre un corps à une température T1 et un autre à température T2.

Le corps chaud va se refroidir en transférant de l’énergie vers le corps froid jusqu’a ce que l’équilibre thermique soit rétabli.

Cet échange ne pourra se faire qu’avec création d’une entropie (voir second principe de la thermodynamique)

Si on veut faire revenir les deux corps à leur état antérieur, il faudra mettre en jeu plus d’énergie qu’il en a été échangé.

Il n’est pas possible de revenir à un état antérieur sans apport d’énergie, les transformations réelles sont toujours irréversibles.

C’est plus facile à comprendre pour un moteur.

On transforme de la chaleur en travail par exemple en détendant un gaz. Si nous voulons comprimer à nouveau ce gaz, il nous faudra fournir plus d’énergie que le travail fourni par le moteur. Cette différence sera due aux irréversibilités pendant la détente et pendant la compression. Les frottements provoquent une dissipation thermique. L’énergie s’est dégradée.

Remarque : L’augmentation d’entropie est valable pour tout échange thermique et aucun n’a donc un "rendement" de 100%. Même l’échange par mélange produit une augmentation d’entropie par diffusion.

Deux facteurs pour diminuer la variation d’entropie :

* Diminuer l’écart de température. Pour un échangeur par surface, il faut augmenter cette surface mais cela crée des pertes de charge dans les écoulements (qui sont des irréversibilités !). Cela augmente la taille des échangeurs. Il y a donc un optimum économique à calculer.

* Rendre la transformation la plus lente possible. Pour les échanges thermiques, il faut éviter les chocs thermiques. Pour les transformations mécaniques, il faut limiter les turbulences dans les écoulements. Dans une turbine à vapeur, la direction de la veine de vapeur est tangentielle par rapport aux aubages.

Des définitions simples


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Alain Duparquet, conducteur en centrale électrique.

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