La thermodynamique facile

A l'usage des thermiciens, des frigoristes et des autres ... (avec de nombreux exemples d'applications)

F. Dietzel, William G. Wagner

228 pages, parution le 01/11/1998

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Résumé

La Thermodynamique est une partie de la Science qui a des rapports avec pratiquement toutes les autres. En effet, que les phénomènes soient physiques, chimiques, biologiques, géologiques, cosmiques, ils s'accompagnent d'effets thermiques parfois si insignifiants qu'on n'en tient alors pas compte, d'autres fois au contraire si importants qu'ils sont au centre des faits que la Science doit expliquer et que la Technique doit appliquer. La Thermodynamique fait partie intégrante de notre monde, mais elle sévit également au sein de l'infiniment petit ou, au contraire, de l'infiniment grand. Quand on feuillette les nombreux ouvrages de Thermodynamique de nos bibliothèques, on n'a pas toujours l'impression de jeter un oeil sur une même partie de la Science tant les approches, les manières d'exposer les notions, les domaines d'intérêt abordes, sont variés. Variés, ils le sont par l'infinie diversité des systèmes auxquels on applique les règles d'étude de la Thermodynamique (ne cherche-t-on pas à appliquer ces règles à la sociologie, à la philosophie). Variés, ils le sont aussi par la pluralité des sensibilités propres des auteurs. Quoi qu'il en soit ces ouvrages de Thermodynamique apparaissent en général aux étudiants comme rébarbatifs et leur fréquentation pénible. C'est vrai que des notions comme " l'enthalpie " et surtout " l'entropie " sans parler d'autres fonctions thermodynamiques paraissant encore moins fréquentables, peuvent sembler mystérieuses, théoriques voire ésotériques, en tout cas en dehors du monde pratique. Avez-vous déjà vu un " entropie-mètre " ? Non ! Alors ? L'usage très important de l'écriture mathématique, indispensable dans la plupart des cas, effraie aussi quelque peu le lecteur potentiel de ces ouvrages.

Le livre qui nous occupe n'a pas du tout la même allure et sa lecture ne devrait guère en être difficile, même pour un lecteur que les approches théoriques des faits réels indisposent. La Mathématique se fait très discrète, ne s'imposant que dans des relations simples. D'abord précisons qu'il s'agit d'un ouvrage d'initiation n'exposant que ce qu'il est indispensable de connaître pour effectuer des calculs simples sur des machines thermiques courantes : moteurs volumétriques à combustion interne, turbines à gaz, compresseurs, installations à vapeur d'eau pour la production d'énergie mécanique, machines frigorifiques. Comme on le voit il s'agit, là, d'un ouvrage de thermodynamique technique s'intéressant aux seules machines thermiques. Reconnaissons que la Thermodynamique est ici au service immédiat de la compréhension des règles de fonctionnement des appareils de notre monde technique. Si l'on veut bien comprendre le fonctionnement de ces appareils, aller plus loin que la stricte description, sans plus, des phénomènes dont ils sont le siège, si l'on veut enfin appliquer la règle générale : " On ne connaît bien quelque chose que quand on sait la calculer " alors l'usage du présent ouvrage peut être d'un très grand intérêt.

Les auteurs exposent sans doute assez peu de notions thermodynamiques, juste celles, nous l'avons dit, qui sont indispensables, mais leur présentation est, au fil des pages, éclairée, illustrée par de très nombreux exemples, 81 au total. Je ne connais pas d'ouvrage de ce genre qui offre une telle variété d'applications des notions présentées. Ce devrait être, pour le lecteur studieux, un parcours quasiment ludique lui faisant parcourir, au travers des exemples proposes, des questions posées - auxquelles il peut chercher lui-même la réponse avant de la découvrir présentée par les auteurs - les propriétés des fluides, des systèmes thermiques puis des machines thermiques courantes. La présentation et l'usage des principaux diagrammes thermodynamiques complètent heureusement l'ensemble. Ayant bien assimile les notions exposées dans cet ouvrage, les lecteurs pourront alors aborder l'étude de traites plus vastes et plus complexes.

La spécialisation des auteurs les a poussés à détailler davantage la thermodynamique des gaz et des machines thermiques qui exploitent les cycles thermodynamiques ou les gaz évoluent. Les thermiciens et motoristes y trouveront amplement leur compte. Les frigoristes sont un peu moins bien partages. Les changements d'état liquide H vapeur ne sont exposés avec quelques détails que dans le cas de l'eau. Mais il est évident qu'à partir de ce cas spécifique, de ce " frigorigène " particulier, il est facile de dériver vers les autres frigorigènes. On trouve également au fil des pages l'expose de quelques notions sur la cogénération, production simultanée, à partir d'un combustible unique, d'énergie mécanique et de chaleur exploitable pour le chauffage des bâtiments, la préparation d'eau chaude sanitaire et même la production de froid " climatique " par l'utilisation de machines à absorption ou l'eau est, précisément, le frigorigène.

Remercions les auteurs F. DIETZEL et W. WAGNER de cette intéressante contribution. Saluons aussi la qualité de la traduction de J.-L. CAUCHEPIN a partir de l'allemand. L'éditeur a droit aussi à nos félicitations pour la qualité de son travail.

Palaiseau - octobre 1998 Maxime DUMINIL

Au sommaire

Principaux symboles des grandeurs et unites utilisees dans l'ouvrage.
Données fondamentales physico-chimiques.
- Dilatation des solides, des liquides et des gaz
- Grandeurs d'état des gaz
- Capacité thermique massique, applications
- Lois des gaz, équation caractéristique des gaz parfaits
- Energie-chaleur et énergie-travail
Changement d'état d'un gaz et sa représentation dans un diagramme p, v ou un diagramme T, s.
- Changement d'état isochore (à volume constant) dans un diagramme p, v .
- Changement d'état isobare (à pression constante) dans un diagramme (p, v).
- Changement d'état isotherme (à température constante) dans un diagramme (p, v)
- Changement d'état adiabatique (isentropique) (sans chaleur reçue ou évacuée) dans un diagramme(p, v)
- Changement d'état polytropique dans un diagramme p, v
- L'entropie et le diagramme température-entropie T, s (diagramme entropique)
- Les différents changements d'état dans le diagramme T, s
- Un exemple de diagramme entropique complet : celui de l'air.
Cycles des différentes machines
- Exemple de cycle d'un moteur alternatif à combustion interne du type à explosion
- Du premier principe de la thermodynamique au second principe
- Chaleur entrante valorisable et chaleur sortante dévalorisée dans un cycle de Carnot. Signification du cycle de Carnot. Cycle frigorifique
- Cycles de machines génératrices d'énergie mécanique
- Cycles de machines réceptrices d'énergie mécanique
- Cycle de Carnot tournant a gauche, machine frigorifique et pompe à chaleur
- Pertes des moteurs à pistons et des turbines ; du rendement thermique au rendement effectif
La vapeur d'eau
- Grandeurs d'état p, v, t de l'eau de son état liquide à son état de vapeur surchauffee .
- Diagramme enthalpique h, p de la vapeur d'eau
- Les diagrammes entropique T, s et de Mollier h, s de la vapeur d'eau.
- Les changements d'état de la vapeur d'eau
- Cycle a vapeur de Clausius-Rankine
- Production simultanée d'énergie thermique et d'énergie électrique ou cogénération ou cycle combine chaleur-force
- Installations mixtes combinant une turbine à gaz et une turbine à vapeur
Appendice
Index alphabétique

Caractéristiques techniques

	PAPIER
Éditeur(s)	PYC Livres
Auteur(s)	F. Dietzel, William G. Wagner
Parution	01/11/1998
Nb. de pages	228
Format	16,5 x 24
Couverture	Broché
Poids	463g
Intérieur	Noir et Blanc
EAN13	9782911008214