Le circuit des transformations thermodynamiques réalisées dans un ou plusieurs appareils ou machines thermiques est appelé cycle thermodynamique. L'objectif de ces transformations est d'obtenir du travail de deux sources de chaleur à des températures différentes, ou inversement, de produire, par l'apport de travail, le passage de la chaleur de la source de température inférieure à la température supérieure.
L'obtention d'un travail à partir de deux sources de chaleur à des températures différentes est utilisée pour produire un mouvement. Par exemple, l'entraînement de turbines pour la production d'énergie électrique.
Dans un cycle thermodynamique inverse, recherchez l'opposé du cycle thermodynamique d'obtention du travail. Un travail externe est ajouté au cycle pour provoquer un transfert de chaleur de la source la plus froide vers la source la plus chaude. C’est, donc, à l'inverse de la façon dont cela aurait tendance à se produire naturellement. Cette disposition est utilisée dans les machines de climatisation et de réfrigération.
Rendement thermodynamique d' un cycle
La performance est définie comme le travail obtenu divisé par la chaleur dégagée dans le procédé thermodynamique, dans un même temps de cycle complet si le procédé est continu. Ce paramètre est différent selon les multiples types de cycles thermodynamiques qui existent, mais il est limité par le facteur ou rendement de Carnot.
L'efficacité est le paramètre principal qui caractérise un cycle thermodynamique.
Exemples de cycles thermodynamiques
Il existe de nombreux types de cycles thermodynamiques. Voici quelques-uns des exemples marquants :
1. Cycle de Carnot
Le cycle de Carnot est un cycle théorique destiné à comparer le rendement thermique des moteurs thermiques. C'est un cycle réversible réalisé par un moteur Carnot relié à deux sources de température différentes. Il utilise un gaz parfait comme agent de travail par les transformations duquel le travail mécanique est obtenu.
2. Cycle organique de Rankine
Le cycle organique de Rankine est un modèle prédictif du fonctionnement d'un système de turbine à vapeur. Ce modèle utilise un fluide organique de poids moléculaire élevé avec un changement de phase liquide-vapeur, ou point d'ébullition, qui se produit à une température plus basse que le changement de phase eau-vapeur.
3. Cycle diesel
Le cycle diesel est l'un des cycles les plus utilisés dans les moteurs de combustion interne des automobiles.
Dans ce type de moteur, le mouvement est produit par l'auto-inflammation du carburant due aux températures élevées provoquées par la compression du carburant.
Au cours du cycle diesel, quatre processus ont lieu : deux processus isentropiques alternant avec un processus isochore (volume constant) et un processus isobare (pression constante).
4. Cycle de Stirling
Le cycle de Stirling est un cycle thermodynamique exprimant les moteurs du principe de Stirling
Le cycle de Stirling est considéré comme un cycle réversible. Cela signifie que si de l'énergie mécanique est ajoutée au cycle, il agit comme une pompe à chaleur pour le chauffage ou le refroidissement et même le refroidissement profond ou extrême.
C'est aussi un cycle fermé dans lequel le fluide qui circule à l'intérieur ne quitte jamais le cycle.
