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Machines thermiques Diagramme de Carnot Comment la vapeur exerce la
pression et modifie le volume cylindre-piston? Quelles sont les phases de fonctionnement. Voir au préalable le
principe de fonctionnement d'une machine
à vapeur. |
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Nous allons suivre la course du piston et les volumes
et pressions associées. Nous simplifions énormément pour capter les
principes.
Point
A:
le piston est tout en haut, à son point mort bas (PMB).
Le volume est minima et la pression à son plus bas. Dans cette position, la
vapeur est introduite. La pression monte sans que la poussée soit suffisante
pour déplacer le piston. Le volume reste en l'état.
Phase de compression AB
Point
B:
le piston étant en haut, la pression devient suffisante pour déplacer le
piston. Le volume augmente. Le piston continue à se déplacer sous l'effet de
l'injection de la vapeur. Phase d'admission BC.
Point
C:
il est temps de stopper l'arrivée de la vapeur avant d'atteindre la fin de
course du piston. La vapeur présente se détend: la pression diminue alors que
le volume continue à croître. Le comportement de la vapeur suit la loi de
Mariotte relative aux gaz: PV
= constante et la courbe est un morceau d'hyperbole. Phase de détente CD.
Point
D:
le piston est position de point mort haut (PMH).
Ouverture du robinet qui libère la vapeur (mouvement dur tiroir qui laisse la
vapeur se diriger vers le condenseur). La pression décroît immédiatement
tandis que le volume stagne. Phase d'évacuation
libre DE.
Point
E:
le piston repart dans l'autre sens en expulsant la vapeur. La pression est
minimale, tandis que le volume diminue. Phase
d'échappement EA. |
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Vous ne serez pas étonnés de constater que le diagramme relevé dans la
réalité est un peu plus arrondi. L'aire sous la courbe (orange) représente la puissance développée dans
le cylindre.
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Diagramme de Carnot – Théorique |
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