Thermodynamique.
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Énergie thermique I de combustion.
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Entropie

Processus adiabatique

Processus adiabatique

Un processus adiabatique est un processus thermodynamique dans lequel le système n'échange pas de chaleur avec son environnement. Un processus adiabatique peut aussi être isentropique, ce qui signifie que le processus peut être réversible.

Le processus adiabatique fournit une base conceptuelle rigoureuse pour la théorie utilisée pour exposer la première loi de la thermodynamique et, en tant que telle, est un concept clé en thermodynamique.

Le terme adiabatique fait référence aux éléments qui entravent le transfert de chaleur avec l'environnement. Un mur isolé est assez proche d'une limite adiabatique. D'où le terme de paroi adiabatique apparaît.

Un processus qui n'implique pas le transfert de chaleur ou de matière à l'intérieur ou à l'extérieur d'un système, de sorte que Q = 0, est appelé le processus adiabatique, et ledit système est dit être isolé adiabatiquement. L'hypothèse qu'un processus est adiabatique est une hypothèse simplificatrice qui est faite fréquemment. Par exemple, on suppose que la compression d'un gaz dans un cylindre d'un moteur thermique se produit si rapidement que, dans l'échelle de temps du processus de compression, une petite partie de l'énergie du système peut être transférée sous forme de chaleur à l'environnement. Bien que les cylindres des moteurs thermiques ne soient pas isolés et soient passablement conducteurs, ce processus est idéalisé pour être adiabatique. La même chose peut être dite pour le processus d'expansion du système.

L'hypothèse d'isolation adiabatique d'un système est utile, et souvent combinée avec d'autres pour rendre possible le calcul du comportement du système. De telles hypothèses sont des idéalisations, elles se rapprochent, mais elles ne sont pas réelles. Le comportement des machines réelles s'écarte de ces idéalisations, mais l'hypothèse d'un tel comportement parfait fournit une première approximation utile du fonctionnement du monde réel.

Dans l'étude de la thermodynamique, il est habituel de simplifier le système afin de calculer approximativement le comportement du système.

Chauffage et refroidissement adiabatique

La compression adiabatique d'un gaz provoque une augmentation de la température du gaz. La détente adiabatique contre la pression, ou un ressort, provoque une chute de température. Au contraire, l'expansion libre est un processus isotherme pour un gaz parfait.

De tels changements de température peuvent être quantifiés en utilisant la loi des gaz parfaits ou l'équation hydrostatique pour les processus atmosphériques.

En pratique, aucun processus n'est vraiment un processus adiabatique. De nombreux processus dépendent d'une grande différence dans les échelles de temps du processus d'intérêt et du taux de dissipation de l'énergie thermique à travers une frontière de système, et approchent donc en utilisant une hypothèse adiabatique. . Il y a toujours une perte de chaleur, puisqu'il n'y a pas d'isolants parfaits.

Chauffage adiabatique

Le chauffage adiabatique se produit lorsque la pression d'un gaz augmente à cause du travail effectué par son environnement. Un exemple de chauffage adiabatique est celui d'un piston d'un moteur thermique qui comprime un gaz contenu dans un cylindre. La compression du gaz conduit à l'élévation de la température. Dans de nombreuses situations pratiques, la conduction de la chaleur à travers les parois peut être lente par rapport au temps de compression considéré comme nul.

Cette caractéristique a une application pratique dans les moteurs thermiques diesel qui dépendent de l'absence de dissipation de la chaleur pendant la course de compression pour augmenter la température de la vapeur de carburant suffisamment pour l'enflammer.

Refroidissement adiabatique

Le refroidissement adiabatique se produit lorsque la pression sur un système adiabatiquement isolé diminue, ce qui lui permet de se dilater. Cette extension le fait fonctionner dans votre environnement. Lorsque la pression appliquée sur un pack d'air est réduite, l'air dans le pack est autorisé à se dilater; lorsque le volume augmente, la température diminue à mesure que son énergie interne diminue.

Le refroidissement adiabatique se produit dans l'atmosphère terrestre avec le soulèvement orographique et les ondes sous le vent, ce qui peut former des nuages pileus ou lenticulaires.

Le refroidissement adiabatique ne doit pas impliquer un fluide. Une technique utilisée pour atteindre des températures très basses (des millièmes et même des millionièmes de degré au-dessus du zéro absolu) passe par la démagnétisation adiabatique. Dans la démagnétisation adiabatique, le changement du champ magnétique d'un matériau magnétique est utilisé pour fournir un refroidissement adiabatique. De plus, le contenu d'un univers en expansion peut être décrit (du premier ordre) comme un fluide de refroidissement adiabatique. (Voir la mort par la chaleur de l'univers).

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Dernier examen: 19 mars 2018