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Machines thermodynamiques

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Efficacité du moteur Stirling

Le cycle de Stirling a la même efficacité que le cycle de Carnot :

??e=??Carnot=1T3T1

Changements d'état

Comme décrit ci-dessus, un cycle est une série de changements d'état différents, au cours desquels au moins une variable d'état change et d'autres constant rester. Différentes lois s'ensuivent selon les quantités impliquées.

Changements d'état isochore

Les changements d'état isochores désignent des processus avec volume constantcomme ils se déroulent, par exemple, dans un thermos toujours de la même taille. Si vous remplissez le pot de café chaud, la pression normale prévaudra initialement. Lorsque le café et l'air de la bouteille se refroidissent, après cela Loi sur le gaz la pression diminuera également. En fait, vous entendrez un sifflement d'égalisation de pression lorsque vous rouvrirez la bouteille.

Peut-être que tu t'en souviens 1. Loi de la thermodynamique? Il indique que le Changement d'énergie interne d'un système égal à le total du Changement de chaleur et le travail fait est sur le système.

$ Delta E = Delta Q + Delta W $

Une changement d'état isochore est un dans le diagramme $ V $ - $ p $ verticale. Comme aucun travail de volume n'est effectué ($ Delta W = 0 $), $ Delta E = Delta Q $. les énergie intérieure le flacon thermos a été réduit par la seule émission de chaleur.

Changements d'état isobares

Une changement d'état isobare est un processus avec pression constante. Il y a toujours une pression d'air dans un ballon. Si vous le mettez au soleil, sa température augmente à l'intérieur. Tu mets ça Loi sur le gaz euh, vous verrez que par conséquent le volume doit également augmenter. En effet, un ballon se gonfle au soleil et rétrécit au réfrigérateur.

Dans le diagramme, un isochore est un Horizontal. La variation de l'énergie interne (du ballon) résulte de la chaleur apportée (rayonnement solaire) et du volume de travail effectué (croissance ou retrait) : $Delta E = Delta Q + pDelta V$.

Changements d'état isothermes

Une changement d'état isotherme est un processus à Température constante. Dans le cycle de Carnot, les processus qui sont en Réservoir de chaleur ou de froid se produire, processus isothermes. En pratique, il est difficile voire impossible de maintenir la température constante, mais c'est une bonne approximation si vous faites quelque chose très lentement. Par exemple, séparer lentement une seringue est isotherme.

Dans le diagramme sont des isothermes Hyperboles. Puisque la température est une mesure de l'énergie interne d'un système, l'énergie interne reste également inchangée lorsque l'état change à température constante et que $ Delta W = - Delta Q $ s'applique.

Changements d'état adiabatique

Une changement d'état adiabatique est un processus dans lequel pas de chaleur est échangé. Tout travail effectué sur un tel système correspond immédiatement à l'augmentation ou à la diminution de l'énergie interne : $ Delta E = Delta W $.


Réversibilité des processus thermodynamiques

La libre détente d'un gaz contre le vide dans un système adiabatique, expliquée dans la section précédente, a montré que ce processus ne peut pas être décrit avec les équations présentées dans la section sur le processus isentropique. Au contraire, la température reste constante pendant ce processus d'expansion. La question se pose donc de savoir sur quelle condition un système adiabatique doit être basé pour qu'il puisse effectivement être décrit par les équations d'état isentropiques.

Illustration interactive : Détente libre d'un gaz contre le vide

À cette fin, les processus thermodynamiques présentés précédemment sont examinés de plus près. Vous constaterez que d'un point de vue énergétique, ceux-ci peuvent fonctionner dans un sens aussi bien qu'en principe dans l'autre sens. Dans le chapitre sur la rotation de la main-d'œuvre, le processus a été considéré dans lequel un gaz est amené à se dilater dans un cylindre avec l'ajout de chaleur. Enfin, un poids peut être soulevé et maintenu en position au moyen d'une crémaillère avec une roue dentée située sur le piston. En principe, ce processus peut être inversé.

Illustration interactive : détente d'un gaz

Pour ce faire, vous pouvez simplement penser au processus d'origine enregistré avec une caméra vidéo, puis lu à l'envers. Dans un tel cas inverse, le poids chute à nouveau avec dissipation thermique (refroidissement) [passer la souris sur la figure ci-dessus]. Dans ce cas, le travail ne se fait plus par le gaz sur le poids mais, à l'inverse, le travail se fait sur le gaz par le poids - le gaz est comprimé par le poids pour ainsi dire. En même temps, le refroidissement réduit la température et avec elle l'énergie interne. Dans un tel processus d'inversion, les flux d'énergie sont inversés sans rencontrer de contradiction fondée sur l'expérience.

Les exemples présentés dans le chapitre sur les procédés spéciaux sont également tous fondamentalement réversibles d'un point de vue énergétique. Dans un processus de chauffage isochore, par exemple, il y a une augmentation de l'énergie interne due à la chaleur fournie. Si ce processus est considéré énergétiquement dans l'autre sens, un processus de refroidissement isochore serait obtenu. Dans un tel cas d'inversion, l'énergie interne diminuerait en raison de la chaleur dissipée [passer la souris sur la figure ci-dessous].

Illustration interactive : Processus isochore

Le processus de chauffage isobare illustré peut également être inversé énergétiquement. Un gaz fonctionne initialement avec l'application de chaleur, tandis que l'énergie interne augmente. Dans le cas contraire, on obtiendrait un processus de refroidissement isobare, dans lequel le gaz est comprimé avec ajout de travail, tout en évacuant de la chaleur. Globalement, l'énergie interne est réduite (baisse de température).

Illustration interactive : Processus isobare

Le processus isotherme présenté a également une telle réversibilité énergétique. Si le gaz est comprimé très lentement dans une pompe à air avec la vanne fermée, une température (presque) constante est obtenue pendant la compression en raison de la dissipation simultanée de chaleur dans l'environnement. A l'inverse, le gaz peut également se dilater à nouveau de manière isotherme à partir de cet état comprimé. A cet effet, le changement d'état doit s'effectuer à nouveau très lentement afin que l'environnement puisse fournir au gaz en expansion une chaleur suffisante pour éviter une baisse de température pendant la détente.

Illustration interactive : processus isotherme

Le processus isentropique déjà présenté peut également être inversé. Dans ce processus, un gaz est d'abord rapidement comprimé avec l'utilisation de travail, ce qui conduit à une augmentation correspondante de l'énergie interne. Dans le cas contraire, cela signifierait que le gaz, partant de l'état comprimé, se dilate à nouveau très rapidement. Dans ce processus d'inversion isentropique, le travail est alors libéré vers l'extérieur au détriment de l'énergie interne.

Illustration interactive : processus isentropique

En termes techniques, de tels processus (énergétiquement) réversibles sont appelés processus réversibles (angl. inverser = inverse). La réversibilité des processus nécessite, entre autres, l'hypothèse que les changements d'état se font tous sans frottement (par exemple lorsqu'un piston coulisse dans un cylindre). De plus, les états du gaz doivent toujours être des états d'équilibre afin qu'il n'y ait pas de différence de température dans le gaz. L'hypothèse de l'absence de frottement et l'hypothèse de l'état d'équilibre constant ne sont bien sûr qu'idéalisées. Ainsi, les processus réversibles n'existent que dans les idées idéalisées. Ces conditions idéales ont jusqu'à présent été supposées pour tous les processus considérés.

La situation est cependant différente dans le cas de l'exemple d'expansion présenté contre le vide. Ce processus thermodynamique est irréversible d'après l'expérience. Ainsi, le gaz s'est dilaté sans aucun travail ni consommation de chaleur. Inversement, cela devrait signifier que le gaz se comprime à nouveau sans aucun travail ni conversion de chaleur. Le gaz devrait se comprimer à nouveau pratiquement sans aucune intervention extérieure. Cela contredit toute expérience, car pour comprimer un gaz dans une bouteille, le travail doit être effectué de l'extérieur - un gaz ne le fera pas tout seul. Une détente contre le vide est donc un processus irréversible. De tels processus irréversibles sont également appelés processus irréversibles désigné.

En principe, toutes les équations présentées jusqu'à présent - en particulier celles des processus isochore, isobare, isotherme et isentropique - ne s'appliquent qu'aux processus réversibles, c'est-à-dire aux changements d'état qui sont en principe réversibles ! Ceci explique maintenant aussi pourquoi les équations du processus isentropique ne peuvent pas être utilisées dans l'exemple de l'expansion contre le vide. Bien qu'il s'agisse d'un système adiabatique, le processus lui-même est irréversible ! Les équations du processus isentropique ne peuvent être utilisées que s'il s'agit d'un changement d'état réversible d'un système adiabatique.

La réversibilité des processus est décrite en thermodynamique par le terme d'entropie. Pour le changement d'état réversible du système adiabatique, l'entropie reste constante, d'où le terme isentropique Le processus peut être dérivé (Remarque : le terme isotrope a déjà reçu un sens différent, c'est pourquoi dans ce cas le préfixe iso par manger est remplacé!).


Table des matières

La température thermodynamique d'un système physique en équilibre thermique est formellement définie à l'aide du rendement des moteurs thermiques. Les deux exigences suivantes définissent la température thermodynamique :

  • Tout d'abord, on définit le quotient des températures comme suit : On considère un moteur thermique réversible et fonctionnant périodiquement, qui dans une période d'un réservoir A une quantité (infiniment petite) de chaleur QUNE. en prend une partie en travaux mécaniques W. convertis, et le reste QB. = QUNE. &moins W. libère sous forme de chaleur perdue dans un réservoir B. Les deux réservoirs A et B doivent être en équilibre thermique. (Il y a à la fois des signes négatifs et positifs pour W. autorisé, selon que A est plus froid ou plus chaud que B.) Le rapport des températures TUNE. et TB. de A ou B est alors défini comme suit :
  • La température thermodynamique est alors entièrement définie en sélectionnant un point de référence de température. Par exemple, dans le système d'unités SI, le point de référence est choisi comme suit : Le point triple de l'eau a, par définition, la température thermodynamique de 273,16 K (Kelvin).

Cette définition de la température est universelle et indépendante de la substance dans le sens suivant : Hormis le choix du point de référence de température, elle est totalement indépendante de la composition chimique des substances utilisées et de la conception du moteur thermique, pour autant qu'elle ne fonctionne que de manière réversible et périodique. Un exemple (théorique) de moteur thermique pouvant être utilisé pour cette définition de température est le procédé Carnot.

Dérivation du droit général des gaz

La température absolue peut également être déduite du comportement des gaz parfaits.

La température absolue peut être affichée comme valeur limite :

où p est la pression, v est le volume molaire et R est la constante des gaz. Lorsque la pression approche de zéro, les particules de gaz n'interagissent plus entre elles, ce qui est également connu sous le nom de gaz parfait.

Cohérence logique de la définition de la température

La cohérence logique de cette définition de la température est une conséquence de la deuxième loi de la thermodynamique. Ce qui suit s'applique :

  • Deux moteurs thermiques fonctionnant de manière réversible et périodique entre les mêmes réservoirs A et B ont exactement le même rendement. Sinon, le moteur thermique au rendement inférieur pourrait fonctionner "à l'envers" comme une pompe à chaleur, mais la machine au rendement supérieur pourrait fonctionner à l'avant, de telle sorte que la même quantité de chaleur soit fournie au réservoir B qu'elle ne l'est. retiré. On aurait alors une machine fonctionnant périodiquement qui ne prend que la chaleur du réservoir A, en extrait le travail mécanique, mais laisse le réservoir B inchangé. Ce serait une machine à mouvement perpétuel du 2ème type, qui selon la deuxième loi de la thermodynamique n'existe pas.
  • Considérons trois réservoirs A, B et C, chacun en équilibre thermique. La définition ci-dessus fournit alors trois quotients de température TUNE. / TB. , TB. / TC. et TUNE. / TC. . Pour que la définition de la température soit exempte de contradictions, la condition de cohérence suivante doit s'appliquer :

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Interview vidéo sur le cours

Vous vous plongerez dans les modules suivants :

Introduction à la physique : Vous apprendrez les termes de base élémentaires en physique, les méthodes de mesure physique et les bases des mathématiques. De plus, vous apprendrez un langage de programmation structuré et l'appliquerez à la résolution de problèmes physiques simples.

Physique expérimentale : Ils traitent de la mécanique, des procédés thermiques, de l'électricité, du magnétisme et de l'optique. Dans les exercices de laboratoire, vous apprendrez à mettre en place des expériences et à effectuer des mesures physiques de manière indépendante.

Méthodes mathématiques : Vous vous plongerez dans divers domaines mathématiques, du calcul différentiel et intégral, de l'algèbre linéaire aux équations différentielles, de l'analyse vectorielle et fonctionnelle aux statistiques et à l'analyse de données. Vous apprendrez par ex. B. formuler des théories physiques en utilisant des techniques mathématiques et les appliquer pour résoudre des problèmes physiques. Votre capacité d'abstrait est favorisée dans une large mesure.

Mécanique théorique: Vous apprenez les techniques de base de la mécanique théorique et pouvez décrire des problèmes physiques avec les méthodes abstraites de la physique théorique. Un accent particulier est mis sur la mécanique newtonienne et la mécanique relativiste.

Physique atomique, nucléaire et des particules ainsi que mécanique quantique : Vous traitez des concepts physiques fondamentaux sur les sujets des particules élémentaires, des noyaux atomiques, des atomes et des molécules. Vous vous familiariserez également avec les bases de la mécanique quantique et leurs méthodes de description mathématique.

Physique computationnelle et électronique : Ils traitent des éléments et de la structure des circuits analogiques et numériques, des capteurs et des méthodes numériques pour résoudre des problèmes mathématiques complexes.

Electrodynamique et Thermodynamique : Vous approfondirez entre autres des problèmes électromagnétiques et thermodynamiques et vous serez familiarisé avec les grands principes de la thermodynamique.

Physique moléculaire et solide ainsi que chimie : Ils abordent des questions simples et les fondamentaux de la chimie et de la physique du solide et discutent de leurs applications techniques.

Stage de perfectionnement et travaux scientifiques : Vous travaillerez sur des problèmes de mesure physique exigeants dans les domaines de l'optique, de la physique atomique et de la physique du solide et effectuerez les expériences appropriées sous supervision. Vous acquerrez également des connaissances sur divers formats de publication pour les résultats scientifiques ainsi que sur la recherche et la citation correcte.

Thèse de baccalauréat: Vous vous consacrez à un sujet de recherche ou à une question physique et rédigez une thèse.

Module au choix : Vous pouvez choisir parmi un catalogue de différents cours avancés dans les domaines de la physique expérimentale, de la physique astro-géo-climatique ou de la physique théorique et informatique.


Si un système A est en équilibre thermique avec un système B et B est en équilibre thermique avec un système C, A est également en équilibre thermique avec C.

En d'autres termes, l'équilibre est transitif. Cela permet une nouvelle variable d'état, la température empirique ?? de sorte que deux systèmes ont la même température exactement lorsqu'ils sont en équilibre thermique. Cette loi n'a été formulée qu'après les trois autres principes principaux. Mais comme il constitue une base importante, il a été appelé plus tard Clause principale "Zéro" désigné. Cela explique pourquoi un thermomètre qui est en contact avec l'objet mesuré peut mesurer la température.

Cependant, il convient de noter dans le champ gravitationnel que l'équilibre se situe entre les systèmes A, B et C à des températures généralement différentes, car les photons du rayonnement thermique (rayonnement du corps noir) subissent un décalage rouge / bleu dans le champ gravitationnel en raison de le principe d'équivalence en raison de la dilatation temporelle, ils sont émis à des niveaux différents à des rythmes différents. De plus, leurs trajectoires sont courbes, de sorte que tous les photons partant d'en bas ne peuvent pas également arriver en haut. Tous ces effets font que la température diminue avec l'altitude. Sur terre, cet effet n'est que de 1,6e-14K/m et est donc infiniment petit. Dans le cas d'une étoile à neutrons, ce n'est cependant pas négligeable.

Si, au lieu de la température, l'entropie est introduite non seulement pour tous les systèmes thermodynamiques, mais en tant que terme primaire au sens phénoménologique, alors la loi zéro est superflue.


Systèmes thermodynamiques et variables d'état

Vous êtes-vous souvent demandé comment on décrit les systèmes thermodynamiques et comment distinguer un système fermé, un système ouvert et un système fermé l'un de l'autre ? Ici, vous découvrirez les choses les plus importantes sur les systèmes thermodynamiques.

Que signifient système fermé, système ouvert et système fermé ?

Pour comprendre les bases de la thermodynamique, réfléchissons d'abord à ce que sont les systèmes thermodynamiques. Par définition, il s'agit de la délimitation d'une zone d'analyse thermodynamique, délimitée par des frontières de systèmes imaginaires. Mais cette définition du domaine des systèmes thermodynamiques n'est pas particulièrement claire. Jetons donc un œil à l'eau bouillante dans une casserole. En tant que système thermodynamique, nous pouvons simplement choisir nous-mêmes l'eau bouillante et placer les limites de notre système autour d'elle. Nous pourrons ensuite analyser cela thermodynamiquement plus tard. Vous pouvez imaginer que cela dépend toujours des cas, qu'il s'agisse d'un système fermé, d'un système ouvert ou d'un système fermé. Lorsque nous pondons des œufs dans l'eau, nous pouvons également poser les limites du système autour de l'œuf, au cas où nous nous intéresserions davantage à l'œuf.

Résumons à nouveau le tout :

  • Les systèmes thermodynamiques sont la délimitation d'une zone à travers les limites du système
  • Il existe des systèmes fermés, fermés et ouverts

Système fermé, système fermé et système ouvert

Lors du choix des systèmes thermodynamiques, nous distinguons trois systèmes : système fermé, système fermé et système ouvert. Un système fermé est imperméable à la matière, mais permet un échange d'énergie, par exemple par la chaleur. Vous pouvez imaginer une bouteille de bière fermée pour cela. On peut changer la température, mais le contenu reste le même.

Un système fermé, en revanche, ne permet aucun échange d'énergie. C'est le cas si vous isolez la bouteille de bière afin qu'aucun échange de chaleur ne puisse avoir lieu. Vous pouvez maintenant imaginer sans risque qu'un échange de matière et un échange d'énergie sont autorisés dès que vous ouvrez la bouteille de bière. C'est ce qu'on appelle maintenant un système ouvert.

Phases fluides et substances pures

Nous savons donc maintenant quels systèmes thermiques nous regardons et comment nous pouvons délimiter un système fermé, un système ouvert et un système fermé l'un de l'autre. Mais maintenant, nous voulons pouvoir décrire les systèmes thermiques. En règle générale, nous considérons les phases fluides et les substances dites pures. Les phases fluides sont liquides ou gazeuses. Cela signifie : tout ce qui ne rentre pas dans un moule à gâteau, par exemple, n'est pas un fluide ! De plus, les phases fluides se caractérisent par le fait qu'elles sont réparties de manière homogène et spatialement constantes. Dans le cas de l'eau bouillante, nous supposons que l'eau bout "de la même manière" partout.

Et quelles sont les substances de base maintenant? C'est en fait assez simple. Les substances de base ne sont constituées que d'UN seul type d'atomes ou de molécules. Dans le cas d'un gaz, par exemple, uniquement à partir d'hydrogène, ou uniquement à partir d'oxygène. En revanche, l'air est un mélange gazeux d'azote, d'oxygène, d'hydrogène et d'autres gaz.

Systèmes thermodynamiques - Matière

Afin de pouvoir décrire ces substances maintenant, nous utilisons des variables dites d'état : matière, volume, pression et température.
Dans le cas de la matière, on peut faire la différence entre la masse m et la quantité de substance n. Vous connaissez probablement la masse et est donnée en kilogrammes. Vous pouvez connaître la quantité de substance de la chimie et avoir l'unité mole. Atomes ou molécules. Cela signifie que la quantité de substance est une mesure du nombre de particules. La masse est surtout utilisée lorsque la composition reste constante.

Donc, si nous considérons un verre d'eau comme un système thermique et n'y ajoutons rien. Dès que nous mettons quelque chose dans l'eau, il est plus logique d'utiliser la quantité de substance. Même lorsque nous examinons les réactions, nous utilisons la quantité de substance. Il existe une relation spécifique à la substance entre la masse et la quantité de substance : la masse molaire :

Cela indique combien de kilogrammes pèse un kilomole d'une certaine substance. Ceci est indiqué pour chaque élément du tableau périodique. Pour déterminer la masse molaire d'une molécule, nous ajoutons simplement les masses molaires des éléments individuels. Calculons cela pour l'eau maintenant - eh bien - par : L'hydrogène a une masse molaire de 1 et l'oxygène une masse molaire de 16 kilogrammes par kilomole. Cela nous donne une masse molaire pour l'eau de:

Systèmes thermodynamiques - Volume et pression

Vous connaissez probablement aussi le volume V, qui s'exprime en mètres cubes. Mais on regarde souvent le volume spécifique ou molaire, selon que l'on veut regarder la masse ou la quantité de substance.

Le volume spécifique est simplement l'inverse de la densité brute :

La pression p vous semble familière et est donnée en Pascal. Vous connaissez probablement mieux le bar. Une barre correspond à cela Pascal.

Vous savez maintenant ce que sont les systèmes thermodynamiques et comment différencier un système fermé, un système ouvert et un système fermé les uns des autres.


Réversibilité des processus thermodynamiques

La libre détente d'un gaz contre le vide dans un système adiabatique, expliquée dans la section précédente, a montré que ce processus ne peut pas être décrit avec les équations présentées dans la section sur le processus isentropique. Au contraire, la température reste constante pendant ce processus d'expansion. La question se pose donc de savoir sur quelle condition un système adiabatique doit être basé pour qu'il puisse effectivement être décrit par les équations d'état isentropiques.

Illustration interactive : Détente libre d'un gaz contre le vide

À cette fin, les processus thermodynamiques présentés précédemment sont examinés de plus près. Vous constaterez que d'un point de vue énergétique, ceux-ci peuvent fonctionner dans un sens aussi bien qu'en principe dans l'autre sens. Dans le chapitre sur la rotation de la main-d'œuvre, le processus a été considéré dans lequel un gaz est amené à se dilater dans un cylindre avec l'ajout de chaleur. Enfin, un poids peut être soulevé et maintenu en position au moyen d'une crémaillère avec une roue dentée située sur le piston. En principe, ce processus peut être inversé.

Illustration interactive : détente d'un gaz

Pour ce faire, vous pouvez simplement penser au processus d'origine enregistré avec une caméra vidéo, puis lu à l'envers. Dans un tel cas inverse, le poids chute à nouveau avec dissipation thermique (refroidissement) [passer la souris sur la figure ci-dessus]. Dans ce cas, le travail ne se fait plus par le gaz sur le poids mais, à l'inverse, le travail se fait sur le gaz par le poids - le gaz est comprimé par le poids pour ainsi dire. En même temps, le refroidissement réduit la température et avec elle l'énergie interne. Dans un tel processus d'inversion, les flux d'énergie sont inversés sans rencontrer de contradiction fondée sur l'expérience.

Les exemples présentés dans le chapitre sur les procédés spéciaux sont également tous fondamentalement réversibles d'un point de vue énergétique. Dans un processus de chauffage isochore, par exemple, il y a une augmentation de l'énergie interne due à la chaleur fournie. Si ce processus est considéré énergétiquement dans l'autre sens, un processus de refroidissement isochore serait obtenu. Dans un tel cas d'inversion, l'énergie interne diminuerait en raison de la chaleur dissipée [passer la souris sur la figure ci-dessous].

Illustration interactive : Processus isochore

Le processus de chauffage isobare illustré peut également être inversé énergétiquement. Un gaz fonctionne initialement avec l'application de chaleur, tandis que l'énergie interne augmente. Dans le cas contraire, on obtiendrait un processus de refroidissement isobare, dans lequel le gaz est comprimé avec ajout de travail, tout en évacuant de la chaleur. Globalement, l'énergie interne est réduite (baisse de température).

Illustration interactive : Processus isobare

Le processus isotherme présenté a également une telle réversibilité énergétique. Si le gaz est comprimé très lentement dans une pompe à air avec la vanne fermée, une température (presque) constante est obtenue pendant la compression en raison de la dissipation simultanée de chaleur dans l'environnement. A l'inverse, le gaz peut également se dilater à nouveau de manière isotherme à partir de cet état comprimé. A cet effet, le changement d'état doit s'effectuer à nouveau très lentement afin que l'environnement puisse fournir au gaz en expansion une chaleur suffisante pour éviter une baisse de température pendant la détente.

Illustration interactive : processus isotherme

Le processus isentropique déjà présenté peut également être inversé. Dans ce processus, un gaz est d'abord rapidement comprimé avec l'utilisation de travail, ce qui conduit à une augmentation correspondante de l'énergie interne. Dans le cas contraire, cela signifierait que le gaz, partant de l'état comprimé, se dilate à nouveau très rapidement. Dans ce processus d'inversion isentropique, le travail est alors libéré vers l'extérieur au détriment de l'énergie interne.

Illustration interactive : processus isentropique

En termes techniques, de tels processus (énergétiquement) réversibles sont appelés processus réversibles (angl. inverser = inverse). La réversibilité des processus nécessite, entre autres, l'hypothèse que les changements d'état se font tous sans frottement (par exemple lorsqu'un piston coulisse dans un cylindre). De plus, les états du gaz doivent toujours être des états d'équilibre afin qu'il n'y ait pas de différence de température dans le gaz. L'hypothèse de l'absence de frottement et l'hypothèse de l'état d'équilibre constant ne sont bien sûr qu'idéalisées. Ainsi, les processus réversibles n'existent que dans les idées idéalisées. Ces conditions idéales ont jusqu'à présent été supposées pour tous les processus considérés.

La situation est cependant différente dans le cas de l'exemple d'expansion présenté contre le vide. Ce processus thermodynamique est irréversible d'après l'expérience. Ainsi, le gaz s'est dilaté sans aucun travail ni consommation de chaleur. A l'inverse, cela devrait signifier que le gaz se comprime à nouveau sans aucun travail ni conversion de chaleur. Le gaz devrait se comprimer à nouveau pratiquement sans aucune intervention extérieure. Cela contredit toute expérience, car pour comprimer un gaz dans une bouteille, le travail doit être effectué de l'extérieur - un gaz ne le fera pas tout seul. Une détente contre le vide est donc un processus irréversible. Ces processus irréversibles sont également appelés processus irréversibles désigné.

En principe, toutes les équations présentées jusqu'à présent - en particulier celles des processus isochore, isobare, isotherme et isentropique - ne s'appliquent qu'aux processus réversibles, c'est-à-dire aux changements d'état qui sont en principe réversibles ! Ceci explique maintenant aussi pourquoi les équations du processus isentropique ne peuvent pas être utilisées dans l'exemple de l'expansion contre le vide. Bien qu'il s'agisse d'un système adiabatique, le processus lui-même est irréversible ! Les équations du processus isentropique ne peuvent être utilisées que s'il s'agit d'un changement d'état réversible d'un système adiabatique.

La réversibilité des processus est décrite en thermodynamique par le terme d'entropie. Pour le changement d'état réversible du système adiabatique, l'entropie reste constante, d'où le terme isentropique Le processus peut être dérivé (Remarque : le terme isotrope a déjà reçu un sens différent, c'est pourquoi dans ce cas le préfixe iso par manger est remplacé!).


Video: La machine par laquelle tout a commencé - Machine à vapeur - Techniques anciennes (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Yesuto

    Vous commettez une erreur. Écrivez-moi en MP.

  2. Vile

    Camarades Soldiers, la chanson doit être criée pour que les muscles du cul tremblent. Dormez plus vite - vous avez besoin d'un oreiller. Mieux vaut faire et regretter que de regretter de ne pas faire. Je ne t'aimais pas autant que tu gémis! ..

  3. Phelan

    Je pense que vous n'avez pas raison. Écrivez-moi dans PM, nous allons le gérer.

  4. Richard

    Je ne suis absolument pas d'accord avec la déclaration précédente



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