Moteurs thermiques et rendement de Carnot
Moteurs thermiques et la limite de Carnot
Un moteur thermique prend de la chaleur à une source chaude, en convertit une partie en travail utile, et rejette le reste comme chaleur perdue dans un endroit plus froid. Aucun moteur — aussi bien construit soit-il — ne peut convertir toute cette chaleur en travail ; une partie doit toujours être jetée. Le meilleur rendement possible pour un moteur ne dépend que des températures chaude et froide de ses deux réservoirs.
η = 1 − T_c / T_h
- η — rendement (—): la fraction d'énergie thermique que le moteur convertit en travail utile
- T_c — température du réservoir froid (K): la température de l'endroit froid où la chaleur résiduelle est rejetée
- T_h — température du réservoir chaud (K): la température de la source chaude qui fournit la chaleur au moteur
Le réservoir chaud d'une centrale, la vapeur, est à 400 kelvins, et son réservoir froid, l'eau de rivière, à 300 kelvins. Quel est le meilleur rendement possible pour un moteur fonctionnant entre les deux ?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%