2 - Historique

2.2 - Cas particuliers

2.2.1 - Thermodynamique des moteurs thermiques

2.2.1.1 - Les fondements de la thermodynamique

La thermodynamique s'appuie sur les fondements suivants :

- l'énergie ne peut provenir du néant ou être détruite ;

- les formes d'énergies ne peuvent qu'être transformées : le carburant en chaleur et la chaleur en énergie mécanique ;

- la chaleur ne se laisse jamais intégralement transformer en travail mécanique, ne serait-ce qu'à cause des frottements générés dans les appuis des pièces en mouvement ;

- tous les processus naturels et techniques de transformation d'énergie sont irréversibles et vont dans le sens le plus probable, la chaleur ne passe librement que des corps les plus chauds à des corps les plus froids ;

- l'effet inverse, donc le passage du froid vers le chaud ne peut s'obtenir qu'avec un apport d'énergie.

2.2.1.2 - Types de transformations

Les transformations thermodynamiques sont désignées suivant les conditions dans lesquelles elles ont lieu. C'est ainsi qu'une transformation :

- à pression constante est nommée isobare ;

- à volume constant est nommée isochore ;

- à température constante est nommée isotherme ;

- sans échange de chaleur est nommée adiabatique ;

- sans échange de chaleur et sans frottement est nommée isentropique ;

- avec changement d'état général est nommée polytropique.

Quand nous étudions les cycles théoriques des gaz parfaits, nous pouvons exprimer les lois de ces transformations parce que nous pouvons faire usage de la constante que nous devons à L. J. Gay Lussac (1778 - 1850) : PV = RT. Il énonça la constante : PV = R (267 + t), ce qui est proche de PV = R (273,15 + t).

La loi de Gay-Lussac couplée à celle de Boyle-Mariotte permettra d'établir quelques années plus tard la loi des « gaz parfaits » dont l'équation d'état s'écrit PV = nRT ou PV = NkT, à la base des modélisations simples des gaz dans les systèmes thermodynamiques.

2.2.1.3 - Principe de fonctionnement

L'énergie chimique contenue dans le carburant est transformée en chaleur par une combustion qui requiert de l'oxygène et cette énergie calorifique est convertie en travail à l'aide de composants mécaniques formant un ensemble nommé moteur thermique.

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