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Machines thermiques

La thermodynamique a été inventée au départ pour étudier le fonctionnement des machines à vapeur, qui entrent dans la classe de ce qu'on appelle les machines thermiques. Les machines thermiques tirent de l'énergie des différences de température. Elles sont d'ailleurs d'autant plus efficaces que cette différence est élevée. La thermodynamique nous dit qu'il est possible de récupérer de l'énergie partout où une évolution spontanée de la situation est possible.

Imaginons en effet un bloc de métal chaud, et un bloc de métal froid. Si on les accole, il se produit un phénomène spontané et irréversible, si on ne touche pas aux deux blocs : ils échangent de la chaleur, et à la fin, les deux blocs sont finalement à la même température moyenne. On sait qu'une telle évolution, parce qu'elle est irréversible, s'accompagne d'une augmentation du désordre (c'est à dire de l'entropie), c'est le second principe de la thermodynamique. On sait aussi qu'une telle augmentation de l'entropie signifie que de l'énergie a été gaspillée. On aurait donc pu récupérer de l'énergie. Il existe par exemple ce qu'on appelle des thermocouples : mis en présence d'une source de chaleur et d'une source de froid, ils savent produire de l'électricité, et par exemple la stocker dans une batterie. Une fois que le thermocouple a fini de prendre toute l'énergie qu'il pouvait, les deux blocs seront à la même température : il ne restera donc plus d'énergie à récupérer, puisqu'une telle situation n'évolue pas spontanément.


Exemples de machines thermiques

Avec une source de chaud et une source de froid, il y a donc toujours possibilité de récupérer de l'énergie. Les exemples abondent.