{"id":45444,"date":"2019-10-18T05:56:17","date_gmt":"2019-10-18T04:56:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quest-ce-que-la-chaleur-et-le-travail-en-thermodynamique-definition\/"},"modified":"2020-02-25T10:32:46","modified_gmt":"2020-02-25T09:32:46","slug":"quest-ce-que-la-chaleur-et-le-travail-en-thermodynamique-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quest-ce-que-la-chaleur-et-le-travail-en-thermodynamique-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que la chaleur et le travail en thermodynamique – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Chaleur et travail en thermodynamique.\u00a0Nous examinons maintenant comment le travail effectu\u00e9 par et la chaleur ajout\u00e9e au syst\u00e8me pendant un processus thermodynamique d\u00e9pendent des d\u00e9tails de la fa\u00e7on dont le processus se d\u00e9roule.\u00a0G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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Chaleur et travail<\/h2>\n

Nous avons vu que l’\u00e9nergie interne change avec\u00a0Q<\/strong>\u00a0, qui est la\u00a0chaleur nette ajout\u00e9e<\/strong>\u00a0au syst\u00e8me, et\u00a0W<\/strong>\u00a0, qui repr\u00e9sente le\u00a0travail net r\u00e9alis\u00e9 par<\/strong>\u00a0le syst\u00e8me.\u00a0Nous examinons maintenant comment le travail effectu\u00e9 par et la chaleur ajout\u00e9e au syst\u00e8me pendant un processus thermodynamique d\u00e9pendent des d\u00e9tails de la fa\u00e7on dont le processus se d\u00e9roule.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Chaleur en thermodynamique<\/h2>\n

\"loi<\/a>Alors que\u00a0l’\u00e9nergie interne<\/strong>\u00a0fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 l’\u00e9nergie totale de toutes les mol\u00e9cules de l’objet, la\u00a0chaleur<\/strong>\u00a0est la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie\u00a0qui circule<\/strong>\u00a0spontan\u00e9ment d’un corps \u00e0 un autre en raison de leur diff\u00e9rence de temp\u00e9rature.\u00a0La chaleur<\/strong>\u00a0est une forme d’\u00e9nergie, mais c’est une\u00a0\u00e9nergie en transit<\/strong>\u00a0.\u00a0La chaleur n’est pas la propri\u00e9t\u00e9 d’un syst\u00e8me.\u00a0Cependant, le transfert d’\u00e9nergie sous forme de chaleur se produit au niveau mol\u00e9culaire \u00e0 la suite d’une\u00a0diff\u00e9rence de temp\u00e9rature<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Consid\u00e9rons un\u00a0bloc de m\u00e9tal<\/strong>\u00a0\u00e0 haute temp\u00e9rature, constitu\u00e9 d’atomes oscillant intens\u00e9ment autour de leurs positions moyennes.\u00a0\u00c0 basse temp\u00e9rature<\/strong>\u00a0, les atomes continuent \u00e0 osciller, mais avec\u00a0moins d’intensit\u00e9<\/strong>\u00a0.\u00a0Si un bloc de m\u00e9tal plus chaud est mis en contact avec un bloc plus froid, les atomes qui oscillent intens\u00e9ment au bord du bloc plus chaud d\u00e9gagent son \u00e9nergie cin\u00e9tique aux atomes les moins oscillants situ\u00e9s au bord du bloc froid.\u00a0Dans ce cas, il y a\u00a0transfert d’\u00e9nergie<\/strong>\u00a0entre ces deux blocs et la\u00a0chaleur circule<\/strong>\u00a0du bloc le plus chaud au bloc le plus froid par ces vibrations al\u00e9atoires.<\/p>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, lorsque deux objets sont mis en\u00a0contact thermique<\/strong>\u00a0, de la\u00a0chaleur circule<\/strong>\u00a0entre eux\u00a0jusqu’\u00e0 ce<\/strong>\u00a0qu’ils\u00a0s’\u00e9quilibrent<\/strong>\u00a0.\u00a0Lorsqu’il\u00a0existe\u00a0une\u00a0diff\u00e9rence de temp\u00e9rature<\/strong>\u00a0, la chaleur circule spontan\u00e9ment\u00a0du syst\u00e8me le plus chaud vers le syst\u00e8me le plus froid<\/strong>\u00a0.\u00a0Le transfert de chaleur se fait par\u00a0conduction<\/strong>\u00a0ou par\u00a0rayonnement thermique<\/strong>\u00a0.\u00a0Lorsque le\u00a0flux de chaleur cesse<\/strong>\u00a0, on dit qu’ils sont \u00e0 la\u00a0m\u00eame temp\u00e9rature<\/strong>\u00a0.\u00a0On dit alors qu’ils sont en\u00a0\u00e9quilibre thermique<\/strong><\/a>\u00a0.<\/p>\n

Comme pour le travail, la quantit\u00e9 de chaleur transf\u00e9r\u00e9e\u00a0d\u00e9pend du chemin<\/strong>\u00a0et non pas simplement des conditions initiales et finales du syst\u00e8me.\u00a0Il existe en fait de nombreuses mani\u00e8res de prendre le gaz de l\u2019\u00e9tat i \u00e0 l\u2019\u00e9tat f.<\/p>\n

En outre, comme pour le travail, il est important de faire la distinction entre la\u00a0chaleur ajout\u00e9e<\/strong>\u00a0\u00e0 un syst\u00e8me provenant de son environnement et la\u00a0chaleur \u00e9vacu\u00e9e<\/strong>\u00a0d’un syst\u00e8me vers son environnement.\u00a0Q est positif pour la chaleur ajout\u00e9e au syst\u00e8me. Par cons\u00e9quent, si la chaleur quitte le syst\u00e8me, Q est n\u00e9gatif.\u00a0\u00c9tant donn\u00e9 que W dans l’\u00e9quation correspond au travail effectu\u00e9 par le syst\u00e8me, si ce travail est effectu\u00e9 sur le syst\u00e8me, W sera n\u00e9gatif et E\u00a0int<\/sub>\u00a0augmentera.<\/p>\n

Le symbole\u00a0q<\/strong>\u00a0est parfois utilis\u00e9 pour indiquer la chaleur ajout\u00e9e ou retir\u00e9e d’un syst\u00e8me\u00a0par unit\u00e9 de masse<\/strong>\u00a0.\u00a0Il est \u00e9gal \u00e0 la chaleur totale (Q) ajout\u00e9e ou \u00e9limin\u00e9e divis\u00e9e par la masse (m).<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Capacit\u00e9 thermique<\/span><\/h2>\n

\"Tableau<\/a>Diff\u00e9rentes substances<\/span><\/strong>\u00a0sont affect\u00e9es \u00e0\u00a0<\/span>diff\u00e9rentes grandeurs<\/span><\/strong>\u00a0par l’\u00a0<\/span>ajout de chaleur<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Lorsqu’une quantit\u00e9 donn\u00e9e de chaleur est ajout\u00e9e \u00e0 diff\u00e9rentes substances, leurs temp\u00e9ratures augmentent de diff\u00e9rentes quantit\u00e9s.\u00a0Cette\u00a0<\/span>constante de proportionnalit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0entre la\u00a0<\/span>chaleur Q<\/span><\/strong>\u00a0que l’objet absorbe ou perd et la\u00a0<\/span>variation de temp\u00e9rature T<\/span><\/strong>\u00a0r\u00e9sultante\u00a0de l’objet est appel\u00e9e\u00a0<\/span>capacit\u00e9 calorifique C<\/span><\/strong>\u00a0d’un objet.<\/span><\/p>\n

C = Q \/ \u0394T<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

La capacit\u00e9 calorifique<\/span><\/strong>\u00a0est une\u00a0<\/span>propri\u00e9t\u00e9 \u00e9tendue<\/span><\/a>\u00a0de la mati\u00e8re, ce qui signifie qu’elle est proportionnelle \u00e0 la taille du syst\u00e8me.\u00a0<\/span>La capacit\u00e9 calorifique C<\/span><\/strong>\u00a0a l’unit\u00e9 d’\u00e9nergie par degr\u00e9 ou d’\u00e9nergie par kelvin.\u00a0Lorsqu’elle exprime le m\u00eame ph\u00e9nom\u00e8ne qu’une\u00a0<\/span>propri\u00e9t\u00e9 intensive<\/span><\/a>\u00a0, la\u00a0<\/span>capacit\u00e9 thermique<\/span><\/strong>\u00a0est divis\u00e9e par la quantit\u00e9 de substance, de masse ou de volume, donc la quantit\u00e9 est ind\u00e9pendante de la taille ou de l’\u00e9tendue de l’\u00e9chantillon.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique<\/span><\/h2>\n

La\u00a0<\/span>capacit\u00e9 thermique<\/span><\/strong>\u00a0d’une substance par unit\u00e9 de masse est appel\u00e9e\u00a0<\/span>capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique (c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0de la substance.\u00a0L’indice p indique que la capacit\u00e9 thermique et\u00a0<\/span>la capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique<\/span><\/strong>\u00a0s’appliquent lorsque la chaleur est ajout\u00e9e ou retir\u00e9e\u00a0<\/span>\u00e0 pression constante<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ m\u0394T<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique<\/span><\/h2>\n

Dans le\u00a0<\/span>mod\u00e8le de gaz parfait<\/span><\/a>\u00a0, les\u00a0<\/span>propri\u00e9t\u00e9s intensives\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong><\/em>\u00a0sont d\u00e9finies pour les substances compressibles pures et simples comme des d\u00e9riv\u00e9es partielles de l’\u00a0<\/span>\u00e9nergie interne\u00a0<\/span>u (T, v)<\/span><\/em><\/strong>\u00a0et de l’\u00a0<\/span>enthalpie\u00a0<\/span>h (T, p)<\/span><\/em><\/strong>\u00a0, respectivement:<\/span><\/p>\n

\"Chaleur<\/a><\/p>\n

o\u00f9 les indices\u00a0<\/span>v<\/span><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>p<\/span><\/strong>\u00a0d\u00e9signent les variables maintenues fixes pendant la diff\u00e9renciation.\u00a0Les propri\u00e9t\u00e9s\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0<\/strong>et\u00a0<\/span>c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0sont appel\u00e9es\u00a0<\/span>chaleurs sp\u00e9cifiques<\/span><\/strong>\u00a0(ou\u00a0<\/span>capacit\u00e9s calorifiques<\/span><\/strong>\u00a0) car dans certaines conditions particuli\u00e8res, elles relient le changement de temp\u00e9rature d’un syst\u00e8me \u00e0 la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie ajout\u00e9e par transfert de chaleur.\u00a0Les unit\u00e9s SI sont\u00a0<\/span>J \/ kg K<\/span><\/strong>\u00a0ou\u00a0<\/span>J \/ mole K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Deux chaleurs sp\u00e9cifiques sont d\u00e9finies pour les gaz, une pour\u00a0<\/span>un volume constant (c\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0et une pour\u00a0<\/span>une pression constante (c\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Chaleur<\/a>Selon la\u00a0<\/span>premi\u00e8re loi de la thermodynamique<\/span><\/strong>\u00a0, pour un proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 volume constant avec un gaz parfait monatomique, la chaleur sp\u00e9cifique molaire sera:<\/span><\/p>\n

C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0= 3 \/ 2R = 12,5 J \/ mol K<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

car<\/span><\/p>\n

U = 3 \/ 2nRT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

On peut d\u00e9duire que la\u00a0<\/span>chaleur sp\u00e9cifique molaire<\/span><\/strong>\u00a0\u00e0 pression constante est:<\/span><\/p>\n

C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0= C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub>\u00a0+ R = 5 \/ 2R = 20,8 J \/ mol K<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Ce\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0est sup\u00e9rieur \u00e0 la chaleur sp\u00e9cifique molaire \u00e0 volume constant\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>v<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, car il faut d\u00e9sormais fournir de l’\u00e9nergie\u00a0<\/span>non seulement<\/span><\/strong>\u00a0pour\u00a0<\/span>\u00e9lever la temp\u00e9rature<\/span><\/strong>\u00a0du gaz mais aussi pour que le\u00a0<\/span>gaz fonctionne<\/span><\/strong>\u00a0car dans ce cas le volume change.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La chaleur latente de vaporisation<\/span><\/h2>\n
\"Chaleur<\/a>
La chaleur de vaporisation diminue avec l’augmentation de la pression, tandis que le point d’\u00e9bullition augmente.\u00a0Elle dispara\u00eet compl\u00e8tement \u00e0 un certain point appel\u00e9 le point critique.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, lorsqu’un mat\u00e9riau\u00a0<\/span>change de phase<\/span><\/strong>\u00a0du solide au liquide, ou du liquide au gaz, une certaine quantit\u00e9 d’\u00e9nergie est impliqu\u00e9e dans ce changement de phase.\u00a0En cas de changement de phase liquide en gaz, cette quantit\u00e9 d’\u00e9nergie est connue sous le nom d’\u00a0<\/span>enthalpie de vaporisation<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, (symbole \u2206H\u00a0<\/span>vap<\/span><\/sub>\u00a0; unit\u00e9: J) \u00e9galement connue sous le nom de\u00a0<\/span>chaleur (latente) de vaporisation<\/span><\/strong>\u00a0ou chaleur d’\u00e9vaporation.\u00a0La chaleur latente est la quantit\u00e9 de chaleur ajout\u00e9e ou retir\u00e9e d’une substance pour produire un changement de phase.\u00a0Cette \u00e9nergie d\u00e9compose les forces d’attraction intermol\u00e9culaires, et doit \u00e9galement fournir l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire \u00e0 l’expansion du gaz (le\u00a0<\/span>travail p\u0394V<\/span><\/strong>).\u00a0Lorsque de la chaleur latente est ajout\u00e9e, aucun changement de temp\u00e9rature ne se produit.\u00a0L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression \u00e0 laquelle cette transformation a lieu.<\/span><\/p>\n

Chaleur latente de vaporisation – eau \u00e0 0,1 MPa (pression atmosph\u00e9rique)<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>lg<\/span><\/sub>\u00a0= 2257 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

Chaleur latente de vaporisation – eau \u00e0 3 MPa (pression \u00e0 l’int\u00e9rieur d’un g\u00e9n\u00e9rateur de vapeur)<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>lg<\/span><\/sub>\u00a0= 1795 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

Chaleur latente de vaporisation – eau \u00e0 16 MPa (pression \u00e0 l’int\u00e9rieur d’un\u00a0<\/span>pressuriseur<\/span><\/a>\u00a0)<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span>lg<\/span><\/sub>\u00a0= 931 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

La\u00a0<\/span>chaleur de vaporisation<\/span><\/strong>\u00a0diminue avec l’augmentation de la pression, tandis que le\u00a0<\/span>point d’\u00e9bullition<\/span><\/a>\u00a0augmente.\u00a0Elle dispara\u00eet compl\u00e8tement \u00e0 un certain point appel\u00e9 le\u00a0<\/span>point critique<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Au-dessus du point critique, les phases liquide et vapeur sont indiscernables et la substance est appel\u00e9e\u00a0<\/span>fluide supercritique<\/span><\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La chaleur de vaporisation est la chaleur n\u00e9cessaire pour vaporiser compl\u00e8tement une unit\u00e9 de\u00a0<\/span>liquide satur\u00e9<\/span><\/a>\u00a0(ou condenser une unit\u00e9 de masse de vapeur satur\u00e9e) et elle est \u00e9gale \u00e0\u00a0<\/span>h\u00a0<\/span>lg<\/span><\/sub>\u00a0= h\u00a0<\/span>g<\/span><\/sub>\u00a0– h\u00a0<\/span>l<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La chaleur n\u00e9cessaire pour faire fondre (ou geler) une masse unitaire \u00e0 la substance \u00e0 pression constante est la chaleur de fusion et est \u00e9gale \u00e0\u00a0<\/span>h\u00a0<\/span>sl<\/span><\/sub>\u00a0= h\u00a0<\/span>l<\/span><\/sub>\u00a0– h\u00a0<\/span>s<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, o\u00f9 h\u00a0<\/span>s<\/span><\/sub>\u00a0est l’enthalpie du solide satur\u00e9 et h\u00a0<\/span>l<\/span><\/sub>\u00a0est l’enthalpie du liquide satur\u00e9.<\/span><\/p>\n

\"Changements<\/a>
Chaleur latente de vaporisation – eau \u00e0 0,1 MPa.\u00a0Partie dominante de la chaleur absorb\u00e9e.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Travail en thermodynamique<\/span><\/h2>\n

En thermodynamique, le\u00a0<\/span>travail<\/span><\/strong>\u00a0effectu\u00e9 par un syst\u00e8me est l’\u00e9nergie transf\u00e9r\u00e9e par le syst\u00e8me \u00e0 son environnement.\u00a0L’\u00e9nergie cin\u00e9tique, l’\u00e9nergie potentielle et l’\u00e9nergie interne sont des formes d’\u00e9nergie qui sont les propri\u00e9t\u00e9s d’un syst\u00e8me.\u00a0<\/span>Le travail est une forme d’\u00e9nergie<\/span><\/strong>\u00a0, mais c’est de l’\u00a0<\/span>\u00e9nergie en transit<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Un syst\u00e8me ne contient aucun travail, le travail est un processus effectu\u00e9 par ou sur un syst\u00e8me.\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral, le travail est d\u00e9fini pour les syst\u00e8mes m\u00e9caniques comme l’action d’une force sur un objet \u00e0 travers une distance.<\/span><\/p>\n

W = F.\u00a0r\u00e9<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

o\u00f9:<\/span><\/p>\n

W = travail (J)<\/span><\/p>\n

F = force (N)<\/span><\/p>\n

d = d\u00e9placement (m)<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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p\u0394V travail<\/span><\/h2>\n
\"pdV<\/a>
p\u0394V Le travail est \u00e9gal \u00e0 l’aire sous la courbe de processus trac\u00e9e sur le diagramme pression-volume.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Le travail pression-volume (ou\u00a0travail\u00a0<\/strong><\/span>p\u0394V<\/span><\/em><\/strong>\u00a0) se produit lorsque le volume\u00a0V<\/em>\u00a0d’un syst\u00e8me change.\u00a0Le\u00a0travail\u00a0<\/strong>p\u0394V<\/em><\/strong>\u00a0est \u00e9gal \u00e0 l’aire sous la courbe de processus trac\u00e9e sur le diagramme pression-volume.\u00a0Il est \u00e9galement connu comme l’\u00a0ouvrage de d\u00e9limitation<\/strong>\u00a0.\u00a0Le travail aux limites<\/strong>\u00a0\u00a0se produit parce que la masse de la substance contenue dans les limites du syst\u00e8me provoque une force, la pression multipli\u00e9e par la surface, pour agir sur la surface des limites et la faire bouger.\u00a0Le travail aux limites<\/strong>\u00a0\u00a0(ou\u00a0\u00a0travail\u00a0<\/strong>p\u0394V<\/strong><\/em>\u00a0) se produit lorsque le\u00a0\u00a0volume\u00a0<\/strong>V<\/strong><\/em>\u00a0d’un syst\u00e8me change<\/strong>\u00a0.\u00a0Il est utilis\u00e9 pour calculer le travail de d\u00e9placement du piston dans un\u00a0\u00a0syst\u00e8me ferm\u00e9<\/strong><\/span>\u00a0<\/strong>\u00a0<\/em><\/strong>\u00a0<\/strong>\u00a0<\/strong>.\u00a0C’est ce qui se produit lorsque de la\u00a0\u00a0<\/span>vapeur<\/span><\/strong><\/a>\u00a0ou du gaz contenu dans un piston-cylindre se dilate contre le piston et force le piston \u00e0 se d\u00e9placer.<\/span><\/p>\n

Exemple:<\/span><\/strong><\/p>\n

Consid\u00e9rons un piston sans\u00a0friction qui est utilis\u00e9 pour fournir une pression constante de\u00a0<\/span>500 kPa<\/span><\/strong>\u00a0en une vapeur contenant de cylindre (\u00a0<\/span>vapeur surchauff\u00e9e<\/span><\/a>\u00a0) d’un volume de\u00a0<\/span>2 m\u00a0<\/span><\/strong>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0\u00a0\u00e0\u00a0<\/span>500 K<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Calculez la temp\u00e9rature finale, si\u00a0<\/span>3000 kJ<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span>chaleur<\/span><\/strong>\u00a0sont ajout\u00e9s.<\/span><\/p>\n

Solution:<\/span><\/strong><\/p>\n

En utilisant\u00a0<\/span>des tables \u00e0 vapeur,<\/span><\/a>\u00a0nous savons que l’\u00a0<\/span>enthalpie sp\u00e9cifique<\/span><\/strong>\u00a0de cette vapeur (500 kPa; 500 K) est d’environ\u00a0<\/span>2912 kJ \/ kg<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c9tant donn\u00e9 qu’\u00e0 cette condition, la vapeur a une densit\u00e9 de 2,2 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, alors nous savons qu’il y a environ\u00a0<\/span>4,4 kg de vapeur<\/span><\/strong>\u00a0dans le piston \u00e0 l’enthalpie de 2912 kJ \/ kg x 4,4 kg =\u00a0<\/span>12812 kJ<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Lorsque nous utilisons simplement\u00a0<\/span>Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, l’enthalpie de vapeur r\u00e9sultante sera alors:<\/span><\/p>\n

H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0= H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0+ Q =\u00a0<\/span>15812 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

A partir\u00a0<\/span>des tables \u00e0 vapeur<\/span><\/strong>\u00a0, une telle vapeur surchauff\u00e9e (15812 \/ 4,4 = 3593 kJ \/ kg) aura une temp\u00e9rature de\u00a0<\/span>828 K (555 \u00b0 C)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Comme \u00e0 cette enthalpie, la vapeur a une densit\u00e9 de 1,31 kg \/ m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0, il est \u00e9vident qu’elle a augment\u00e9 d’environ 2,2 \/ 1,31 = 1,67 (+ 67%).\u00a0Par cons\u00e9quent, le volume r\u00e9sultant est de 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0x 1,67 = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0et \u2206V = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0– 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 1,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.<\/span><\/p>\n

La\u00a0partie\u00a0<\/span>p\u2206V<\/span><\/strong>\u00a0de l’enthalpie, c’est-\u00e0-dire le travail effectu\u00e9 est:<\/span><\/p>\n

W = p\u2206V = 500 000 Pa x 1,34 m\u00a0<\/span><\/strong>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0= 670 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

\u2014\u2014\u2014\u2013<\/span><\/p>\n

Pendant le\u00a0<\/span>changement de volume<\/span><\/strong>\u00a0, la\u00a0<\/span>pression<\/span><\/strong>\u00a0et la\u00a0<\/span>temp\u00e9rature<\/span><\/strong>\u00a0peuvent \u00e9galement changer.\u00a0Pour calculer de tels processus, nous aurions besoin de savoir comment la pression varie avec le volume pour le processus r\u00e9el par lequel le syst\u00e8me passe\u00a0<\/span>de l’\u00e9tat i \u00e0 l’\u00e9tat f<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0La\u00a0<\/span>premi\u00e8re loi de la thermodynamique<\/span><\/strong>\u00a0et du travail peut alors s’exprimer comme:<\/span><\/p>\n

\"Travail<\/a><\/p>\n

\"Travail<\/a>
Le travail effectu\u00e9 par le syst\u00e8me d\u00e9pend non seulement des \u00e9tats initial et final, mais aussi des \u00e9tats interm\u00e9diaires, c’est-\u00e0-dire du chemin.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Lorsqu’un syst\u00e8me thermodynamique passe d’un\u00a0<\/span>\u00e9tat initial<\/span><\/strong>\u00a0\u00e0 un\u00a0<\/span>\u00e9tat final<\/span><\/strong>\u00a0, il passe par une\u00a0<\/span>s\u00e9rie d’\u00e9tats interm\u00e9diaires<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Nous appelons cette s\u00e9rie d’\u00e9tats un\u00a0<\/span>chemin<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Il existe toujours une infinit\u00e9 de possibilit\u00e9s diff\u00e9rentes pour ces \u00e9tats interm\u00e9diaires.\u00a0Quand ce sont tous des \u00e9tats d’\u00e9quilibre, le chemin peut \u00eatre trac\u00e9 sur un\u00a0<\/span>diagramme pV<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0L’une des conclusions les plus importantes est que:<\/span><\/p>\n

Le travail effectu\u00e9 par le syst\u00e8me d\u00e9pend non seulement des \u00e9tats initial et final, mais aussi des \u00e9tats interm\u00e9diaires, c’est-\u00e0-dire du chemin.<\/span><\/em><\/p>\n

Q et W d\u00e9pendent du chemin, tandis que \u0394E\u00a0<\/span><\/strong>int<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0est ind\u00e9pendant du chemin.\u00a0<\/span><\/strong>Comme le montre l’image (diagramme pV), le travail est une variable d\u00e9pendante du chemin.\u00a0La zone bleue repr\u00e9sente le\u00a0travail\u00a0<\/strong><\/span>p\u0394V<\/span><\/em><\/strong>\u00a0effectu\u00e9 par un syst\u00e8me lorsqu’il passe d’un \u00e9tat initial i \u00e0 un \u00e9tat final f.\u00a0Le travail W est positif car le volume du syst\u00e8me augmente.\u00a0Le deuxi\u00e8me processus montre que le travail est plus important et que cela d\u00e9pend du chemin du processus.<\/span><\/p>\n

De plus, nous pouvons faire passer le syst\u00e8me \u00e0 travers une s\u00e9rie d’\u00e9tats formant une\u00a0<\/span>boucle ferm\u00e9e<\/span><\/strong>\u00a0, tels que\u00a0<\/span>i \u21d2 f \u21d2 i<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Dans ce cas, l’\u00a0<\/span>\u00e9tat final est le m\u00eame que l’\u00e9tat initial<\/span><\/strong>\u00a0, mais le\u00a0<\/span>travail total effectu\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0par le syst\u00e8me\u00a0<\/span>n’est pas nul<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Une valeur positive pour le travail indique que le travail est effectu\u00e9 par le syst\u00e8me sur son environnement. Une valeur n\u00e9gative indique que le travail est effectu\u00e9 sur le syst\u00e8me par son environnement.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
\n
\n
\n
<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
\n
\n

Exemple: travaux sp\u00e9cifiques aux turbines<\/span><\/h2>\n
\"thermodynamique<\/a>
Cycle de Rankine – La thermodynamique comme science de la conversion d’\u00e9nergie<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un\u00a0<\/span>\u00e9tage haute pression<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0<\/span>turbine \u00e0 vapeur<\/span><\/strong>\u00a0fonctionne \u00e0 l’\u00e9tat stable avec des conditions d’entr\u00e9e de \u00a0\u00a0<\/span>6 MPa<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>t = 275,6 \u00b0 C<\/span><\/strong>\u00a0, x = 1 (point C).\u00a0La vapeur sort de cet \u00e9tage de turbine \u00e0 une pression de\u00a0<\/span>1,15 MPa<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>186 \u00b0 C<\/span><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>x = 0,87<\/span><\/strong>\u00a0(point D).\u00a0Calculez la diff\u00e9rence d’enthalpie entre ces deux \u00e9tats.\u00a0D\u00e9terminez le transfert de travail sp\u00e9cifique.<\/span><\/p>\n

L’\u00a0<\/span>enthalpie<\/span><\/a>\u00a0pour l’\u00e9tat C peut \u00eatre pr\u00e9lev\u00e9e directement dans\u00a0<\/span>les tables<\/span><\/strong><\/a>\u00a0de\u00a0vapeur<\/strong><\/a>\u00a0, tandis que l’enthalpie pour l’\u00e9tat D doit \u00eatre calcul\u00e9e en utilisant\u00a0<\/span>la qualit\u00e9 de la vapeur<\/span><\/a>\u00a0:<\/span><\/p>\n

h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>1, humide<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0=<\/span><\/em><\/strong>\u00a02785 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, humide<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, s<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0x + (1 – x) h\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2, l<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0\u00a0= 2782.\u00a00,87 + (1 – 0,87).\u00a0790 = 2420 + 103 =<\/span>\u00a02523 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

\u0394h = 262 kJ \/ kg<\/span><\/strong><\/p>\n

Puisque dans le processus adiabatique\u00a0<\/span>dh = dw<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>\u0394h = 262 kJ \/ kg est<\/span><\/strong>\u00a0le\u00a0<\/span>travail sp\u00e9cifique de<\/span><\/strong>\u00a0la\u00a0turbine<\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Cet article est bas\u00e9 sur la traduction automatique de l’article original en anglais. Pour plus d’informations, voir l’article en anglais. Pouvez vous nous aider Si vous souhaitez corriger la traduction, envoyez-la \u00e0 l’adresse: translations@nuclear-power.com ou remplissez le formulaire de traduction en ligne. Nous appr\u00e9cions votre aide, nous mettrons \u00e0 jour la traduction le plus rapidement possible. Merci<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Chaleur et travail en thermodynamique.\u00a0Nous examinons maintenant comment le travail effectu\u00e9 par et la chaleur ajout\u00e9e au syst\u00e8me pendant un processus thermodynamique d\u00e9pendent des d\u00e9tails de la fa\u00e7on dont le processus se d\u00e9roule.\u00a0G\u00e9nie thermique Chaleur et travail Nous avons vu que l’\u00e9nergie interne change avec\u00a0Q\u00a0, qui est la\u00a0chaleur nette ajout\u00e9e\u00a0au syst\u00e8me, et\u00a0W\u00a0, qui repr\u00e9sente le\u00a0travail … Lire la suite<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[8],"tags":[],"yoast_head":"\nQu'est-ce que la chaleur et le travail en thermodynamique - D\u00e9finition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Chaleur et travail en thermodynamique. 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