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Thermodynamique.
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Mur adiabatique

Mur adiabatique

En thermodynamique, une paroi adiabatique est une paroi qui ne permet pas le transfert de chaleur d'un côté à l'autre. Un mur adiabatique ne laisse pas entrer ou sortir la chaleur.

Les murs adiabatiques sont des concepts théoriques car, s'ils existent, ils seraient un parfait isolant thermique. De nos jours, toute isolation thermique, aussi bonne soit-elle, permet toujours un certain transfert d' énergie thermique.

Exemples de murs adiabatiques:

  • L'isolation d'une maison. Une bonne isolation dans une maison est une bonne approximation d'un mur adiabatique. Une isolation parfaite ne permettrait pas à la chaleur d'entrer dans la maison ou à la chaleur de la quitter en hiver.
  • Les couches d'air d'un capteur solaire. Dans les capteurs solaires, entre la surface sombre où le rayonnement solaire est capté et l'extérieur, il y a une couche d'air. L'air, lorsqu'il est encore, est un très bon isolant. L'objectif de créer cette couche d'air est d'obtenir l'approximation d'une paroi adiabatique qui ne permet aucun transfert d' énergie thermique du fluide du module solaire vers l'extérieur.
  • Fenêtres à double vitrage. Le but des fenêtres à double vitrage est en fait de créer une couche d'air entre elles. Cette couche d'air, isolante, agit comme une paroi adiabatique.

Qu'est-ce qu'un processus adiabatique?

Un processus adiabatique est un processus dans lequel le système n'échange pas de chaleur avec son environnement. Les processus adiabatiques peuvent également être isentropiques, auquel cas le processus est également réversible.

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

En climatisation, les processus d'humidification (apport de vapeur d'eau) sont adiabatiques, car il n'y a pas de transfert de chaleur, malgré le fait que la température de l'air et son humidité relative peuvent varier. Un autre exemple est la température de la flamme adiabatique, qui est la température qu'une flamme pourrait atteindre s'il n'y avait pas de perte de chaleur dans l'environnement. 

Le chauffage et le refroidissement adiabatiques sont des processus qui se produisent couramment en raison du changement de pression d'un gaz. Cela peut être quantifié en utilisant la loi du gaz idéal.

Quelle différence y a-t-il entre un processus adiabatique et un processus isotherme?

Un processus est adiabatique si la chaleur n'est pas échangée avec l'environnement. En revanche, un processus isotherme est le cas contraire: dans un processus isotherme, le transfert de chaleur maximal a lieu.

Lorsqu'un processus exothermique est effectué de manière adiabatique, la température du système augmente car le système retient la chaleur générée.

Inversement, lorsqu'un processus endothermique est effectué de manière adiabatique, la température du système diminue, car la chaleur requise n'est pas fournie de l'extérieur. Un exemple de ceci est le fonctionnement d'un réfrigérateur dans lequel un gaz comprimé se dilate à travers une constriction. La température du gaz diminue ainsi.

Comme c'est clair avec le réfrigérateur, il n'est parfois pas difficile d'isoler un système du monde extérieur. Lorsqu'un processus se déroule très rapidement, il n'y a pas de temps pour échanger de la chaleur avec l'environnement et le processus de la première approche est adiabatique. Par exemple, la course de travail dans un moteur à combustion peut être parfaitement décrite de manière adiabatique.

Processus isotherme

L'opposé d'un processus adiabatique est celui dans lequel l'échange de chaleur avec l'environnement garantit que la température ne change pas pendant le processus. C'est ce qu'on appelle un processus isotherme. De nombreux processus cycliques utilisés dans la technique contiennent à la fois des composants adiabatiques et isothermes.

En pratique, les changements d'état ne sont ni complètement adiabatiques ni complètement isothermes, mais les changements d'état se situent entre les deux. C'est ce qu'on appelle un changement d'état polytropique.

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Dernier examen: 25 mars 2020