Diagramme de Raveau

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Le diagramme de Raveau est un diagramme utilisé en thermodynamique permettant d'interpréter le travail d'une machine thermique ditherme en fonction de ses transferts thermiques avec sa source chaude et sa source froide.

[modifier] Justification du diagramme

Soit :

$Q_C\,$ le transfert thermique entre le système et la source chaude
$Q_F\,$ le transfert thermique entre le système et la source froide
$T_C\,$ la température de la source chaude
$T_F\,$ la température de la source froide
$W\,$ le travail

Pour une machine thermique idéale, on a :

$\Delta U=0\,$
$\Delta S=0\,$

Donc d'après le premier et le deuxième principe de la thermodynamique :

$Q_C+Q_F=-W\,$
$\frac{Q_C}{T_C}+\frac{Q_F}{T_F}\le0$

Le diagramme de Raveau représente $Q_C\,$ en fonction de $Q_F\,$ . On y trace les droites d'équations :

$Q_C+Q_F=0\,$ : à gauche de cette droite, $W > 0$ , et à droite $W < 0$
$\frac{Q_C}{T_C}+\frac{Q_F}{T_F}=0$ : les machines à droite de cette droite sont impossibles : elles contrediraient le second principe.

[modifier] Représentation

[modifier] Interprétation

N.B. La numérotation des zones est arbitraire et n'est donnée que dans un but pédagogique propre au diagramme présenté ci-dessus, elle n'est donc pas universelle.

[modifier] Zone I

$Q_C>0\,$
$Q_F<0\,$
$W<0\,$

La machine fournit du travail en prenant de la chaleur à la source chaude et en en cédant à la source froide. C'est donc un moteur thermique.

Exemples :

Moteur à explosion suivant un cycle à quatre temps ou un cycle à deux temps.
Moteur Stirling

[modifier] Zone II

$Q_C>0\,$
$Q_F<0\,$
$W>0\,$

La machine consomme du travail en prenant de la chaleur à la source chaude et en en cédant à la source froide. Ces machines sont peu intéressantes car on peut obtenir la même chose sans consommer de travail (elles peuvent néanmoins permettre d'accélérer les transferts thermiques).

[modifier] Zone III

$Q_C<0\,$
$Q_F<0\,$
$W>0\,$

La machine consomme du travail en cédant de la chaleur aux deux sources. Cette machine est peu intéressante, elle se rapproche des machines monothermes.