Le Cycle de Carnot

La deuxième loi de la thermodynamique stipule qu’aucun moteur thermique ne peut avoir une efficacité de 100 %. Pour obtenir l’efficacité théorique maximale, Sadi Carnot a développé un moteur thermique hypothétique.

Étant donné que le travail est perdu sous forme de chaleur dans tous les processus irréversibles, maximiser l’efficacité d’un moteur thermique signifie éviter tous les processus irréversibles.

Cependant, le flux de chaleur à travers une chute de température finie est un processus irréversible. Par conséquent, l’échange de chaleur entre le moteur et les réservoirs chauds et froids doit être isotherme. De plus, lorsque sa température change, elle doit changer adiabatiquement.

Dans un cycle de Carnot, le fluide de travail est supposé être un gaz parfait. Tout d’abord, il subit une dilatation isotherme en contact thermique avec un réservoir de chaleur à la température T-h et absorbe la chaleur Q-h.

Le fluide se dilate ensuite adiabatiquement, et sa température descend jusqu’à la température du réservoir froid, T-c.

Ensuite, il est placé en contact avec le réservoir froid à la température T-c et comprimé isothermiquement, en rejetant la chaleur Q-c.

Enfin, le gaz est isolé thermiquement et comprimé adiabatiquement pour atteindre son état initial à la température T-h, complétant ainsi le cycle.