Chapitre 4 : moteur thermique

Cycle de Carnot

 

L’objet de ce problème est d’étudier un moteur thermique fonctionnant au moyen d’un fluide effectuant des cycles de Carnot entre deux sources de températures Tc et Tf avec Tc > Tf.

Ceux ci sont composés d’une compression isotherme AB à température Tf , d’une adiabatique BC, d’une détente isotherme CD à température Tc et d’une adiabatique DA. Toutes ces transformations seront considérées comme réversibles.Pour les deux premières parties l’on prendra VA = 1 L, VB = 0,1 L, Tf = 300 K, Tc = 800 K.Le nombre de moles effectuant le cycle est n = 0,04 mol. On prendra R = 8,32 J.K-1.mol-1 et g =1,4.

 

Etude avec un gaz parfait.

 

Q1

a) Déterminer les volumes VC et VD.

b) Donner l’allure du cycle en diagramme T‑S (S est l’entropie du fluide).

Q2

Calculer le transfert thermique avec la source chaude.

 

Q3

Calculer le travail total reçu par le fluide sur un cycle.

Q4

En déduire le rendement du cycle.