{"id":52554,"date":"2020-02-20T06:49:06","date_gmt":"2020-02-20T05:49:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quel-est-le-processus-isobare-definition\/"},"modified":"2020-02-20T06:51:15","modified_gmt":"2020-02-20T05:51:15","slug":"quel-est-le-processus-isobare-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quel-est-le-processus-isobare-definition\/","title":{"rendered":"Quel est le processus isobare – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Un processus isobare ou \u00e0 pression constante est un processus thermodynamique dans lequel la pression du syst\u00e8me reste constante (p = const). G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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Processus isobare<\/span><\/h2>\n

Un\u00a0<\/span>processus isobare<\/span><\/strong>\u00a0est un\u00a0<\/span>processus thermodynamique<\/span><\/a>\u00a0, dans lequel la\u00a0<\/span>pression<\/span><\/strong><\/a>\u00a0du syst\u00e8me\u00a0<\/span>reste constante<\/span><\/strong>\u00a0(p = const).\u00a0Le transfert de chaleur dans ou hors du syst\u00e8me fonctionne, mais modifie \u00e9galement l’\u00e9nergie interne du syst\u00e8me.<\/span><\/p>\n

Puisqu’il y a des changements d’\u00a0<\/span>\u00e9nergie interne<\/span><\/a>\u00a0(dU) et des changements de volume du syst\u00e8me (\u2206V), les ing\u00e9nieurs utilisent souvent l’\u00a0<\/span>enthalpie<\/span><\/strong><\/a>\u00a0du syst\u00e8me, qui est d\u00e9finie comme:<\/span><\/p>\n

H = U + pV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Dans de nombreuses analyses thermodynamiques, il est commode d’utiliser l’\u00a0<\/span>enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0au lieu de l’\u00e9nergie interne.\u00a0Surtout dans le cas de la\u00a0<\/span>premi\u00e8re loi de la thermodynamique<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

L’enthalpie est l’expression pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e de l’\u00e9nergie du syst\u00e8me qui change dans de nombreuses mesures chimiques, biologiques et physiques\u00a0<\/span>\u00e0 pression constante<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Il est si utile qu’il est tabul\u00e9 dans les\u00a0<\/span>tables de vapeur<\/span><\/strong><\/a>\u00a0avec\u00a0<\/span>un volume\u00a0<\/span><\/a>sp\u00e9cifique<\/span><\/a>\u00a0et\u00a0une \u00e9nergie interne sp\u00e9cifique<\/a>\u00a0.\u00a0C’est d\u00fb au fait, cela\u00a0<\/span>simplifie la description du transfert d’\u00e9nergie<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0\u00c0 pression constante, le changement d’enthalpie est \u00e9gal \u00e0 l’\u00e9nergie transf\u00e9r\u00e9e de l’environnement par le chauffage\u00a0<\/span>(Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0ou un travail autre que le travail d’expansion.\u00a0Pour un proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 pression variable, la diff\u00e9rence d’enthalpie n’est pas aussi \u00e9vidente.<\/span><\/p>\n

Il existe des expressions en termes de variables plus famili\u00e8res telles que la\u00a0<\/span>temp\u00e9rature<\/span><\/a>\u00a0et la\u00a0<\/span>pression<\/span><\/a>\u00a0:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span><\/em><\/strong>p<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0dT + V (1-\u03b1T) dp<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

O\u00f9\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span><\/strong>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0est la\u00a0<\/span>capacit\u00e9 thermique \u00e0 pression constante<\/span><\/strong>\u00a0et\u00a0<\/span>\u03b1<\/span><\/em><\/strong>\u00a0est le coefficient de dilatation thermique (cubique).\u00a0Pour un gaz parfait \u03b1T = 1 et donc:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span><\/em><\/strong>p<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0dT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

Pour un gaz parfait et un proc\u00e9d\u00e9 polytropique, le cas\u00a0<\/span>n = 0<\/span><\/em><\/strong>\u00a0correspond \u00e0 un proc\u00e9d\u00e9 isobare (pression constante).\u00a0Contrairement au processus adiabatique, dans lequel\u00a0<\/span>n =\u00a0<\/span><\/em>\u00a0et\u00a0<\/span><\/em>un syst\u00e8me n’\u00e9change pas de chaleur avec son environnement (Q = 0;\u00a0<\/span><\/em>\u2206T \u2260 0\u00a0<\/span><\/em>)\u00a0<\/span><\/em>, dans un processus isobare, il y a un changement dans l’\u00e9nergie interne (due \u00e0 \u2206T \u2260 0) et donc\u00a0<\/span><\/em>\u0394U\u00a0<\/span><\/em>\u2260\u00a0<\/span><\/em>0 (pour les gaz parfaits) et Q \u2260 0.<\/span><\/em><\/p>\n

En ing\u00e9nierie, les deux cycles thermodynamiques tr\u00e8s importants (cycle de\u00a0<\/span>Brayton et cycle de Rankine<\/span><\/strong>\u00a0) sont bas\u00e9s sur deux processus isobares, donc l’\u00e9tude de ce processus est cruciale pour les centrales \u00e9lectriques.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\"Processus<\/a>
Processus isobare – principales caract\u00e9ristiques<\/span><\/figcaption><\/figure>\n
\"La<\/a>
Pour une masse fixe de gaz \u00e0 pression constante, le volume est directement proportionnel \u00e0 la temp\u00e9rature Kelvin.\u00a0Source: grc.nasa.gov La politique de la NASA sur le droit d’auteur stipule que \u00able mat\u00e9riel de la NASA n’est pas prot\u00e9g\u00e9 par le droit d’auteur sauf indication contraire\u00bb<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Processus isobare et premi\u00e8re loi<\/span><\/h2>\n

La forme classique de la\u00a0<\/span>premi\u00e8re loi de la thermodynamique<\/span><\/a>\u00a0est l’\u00e9quation suivante:<\/span><\/p>\n

dU = dQ – dW<\/span><\/strong><\/p>\n

Dans cette \u00e9quation, dW est \u00e9gal \u00e0\u00a0<\/span>dW = pdV<\/span><\/strong>\u00a0et est connu comme le\u00a0<\/span>travail<\/span><\/a>\u00a0aux\u00a0limites<\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Dans un proc\u00e9d\u00e9 isobare et le gaz parfait, une\u00a0<\/span>partie de la chaleur ajout\u00e9e<\/span><\/strong>\u00a0au syst\u00e8me sera utilis\u00e9e pour\u00a0<\/span>faire le travail<\/span><\/strong>\u00a0et une\u00a0<\/span>partie de la chaleur<\/span><\/strong>\u00a0ajout\u00e9e augmentera l’\u00a0<\/span>\u00e9nergie interne<\/span><\/strong><\/a>\u00a0(augmentera la temp\u00e9rature).\u00a0Par cons\u00e9quent, il est commode d’utiliser l’\u00a0<\/span>enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0au lieu de l’\u00e9nergie interne.Depuis\u00a0<\/span>H = U + pV<\/span><\/em><\/strong>\u00a0, donc\u00a0<\/span>dH = dU + pdV + Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0et nous substituons\u00a0<\/span>dU = dH – pdV – Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0dans la forme classique de la loi:<\/span><\/p>\n

dH – pdV – Vdp = dQ – pdV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Nous obtenons la\u00a0<\/span>loi en mati\u00e8re d’enthalpie<\/span><\/a>\u00a0:<\/span><\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

ou<\/span><\/p>\n

dH = TdS + Vdp<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

Dans cette \u00e9quation, le terme\u00a0<\/span>Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0est un\u00a0<\/span>travail de processus d’\u00e9coulement.\u00a0<\/span><\/strong>Ce travail, \u00a0\u00a0<\/span>Vdp<\/span><\/strong><\/em>\u00a0, est utilis\u00e9 pour\u00a0<\/span>des syst\u00e8mes \u00e0 flux ouvert<\/span><\/strong>\u00a0comme une\u00a0<\/span>turbine<\/span><\/strong>\u00a0ou une\u00a0<\/span>pompe<\/span><\/strong>\u00a0dans lesquels il y a un\u00a0<\/span>\u00abdp\u00bb<\/span><\/strong>\u00a0, c’est-\u00e0-dire un changement de pression.\u00a0Il n’y a aucun changement dans\u00a0<\/span>le volume de contr\u00f4le<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Comme on peut le voir, cette forme de loi\u00a0<\/span>simplifie la description du transfert d’\u00e9nergie<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>\u00c0 pression constante<\/span><\/strong>\u00a0, le\u00a0<\/span>changement d’enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0est \u00e9gal \u00e0 l’\u00a0<\/span>\u00e9nergie<\/span><\/strong>\u00a0transf\u00e9r\u00e9e de l’environnement par le chauffage:<\/span><\/p>\n

Processus isobare (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = dQ \u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0<\/span>\u2192<\/span>\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

\u00c0 entropie constante<\/span><\/strong>\u00a0, c’est-\u00e0-dire dans un processus isentropique, le\u00a0<\/span>changement d’enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0est \u00e9gal au\u00a0<\/span>travail de processus d’\u00e9coulement<\/span><\/strong>\u00a0effectu\u00e9 sur ou par le syst\u00e8me.<\/span><\/p>\n

Processus isentropique (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

Il est \u00e9vident, il sera tr\u00e8s utile dans l’analyse des deux cycles thermodynamiques utilis\u00e9s en g\u00e9nie \u00e9nerg\u00e9tique, c’est-\u00e0-dire dans le cycle de Brayton et le cycle de Rankine.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Processus isobare – \u00c9quation du gaz parfait<\/span><\/h2>\n

Voir aussi:\u00a0<\/span>Qu’est-ce qu’un gaz parfait<\/span><\/a><\/p>\n

\"processus<\/a>
Sur un diagramme pV, le processus se produit le long d’une ligne horizontale (appel\u00e9e isobare) qui a l’\u00e9quation p = constante.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Supposons un\u00a0<\/span>apport de chaleur isobare<\/span><\/strong>\u00a0dans un gaz parfait.\u00a0Dans un\u00a0<\/span>gaz parfait<\/span><\/a>\u00a0, les mol\u00e9cules n’ont pas de volume et n’interagissent pas.\u00a0Selon la\u00a0<\/span>loi du gaz parfait<\/span><\/a>\u00a0, la\u00a0<\/span>pression<\/span><\/a>\u00a0varie lin\u00e9airement avec la\u00a0<\/span>temp\u00e9rature<\/span><\/a>\u00a0et la quantit\u00e9, et inversement avec le\u00a0<\/span>volume<\/span><\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

pV = nRT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

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