Physics
Machines thermiques
Un piston à gaz parcourt les cycles de Carnot, Otto et Stirling sur un diagramme pV vivant : travail par cycle, rendement contre la limite de Carnot, et un réfrigérateur en marche arrière.
Ce qui se passe
Rien ici n'est dessiné - le cycle se gagne. Quatre cents molécules martèlent le piston, chaque impact compté en travail et en pression, chaque contact de paroi en chaleur, et la boucle pV s'assemble d'elle-même à partir de ces micro-impulsions, juste entre les rails des isothermes analytiques. Les courses isolées suivent PV^(5/3) = const (γ = 5/3) avec ΔU = −W à la dernière décimale, l'aire de la boucle égale le travail collecté, et le rendement mesuré d'un cycle de Carnot lent presse 1 − Tc/Th par en dessous - le chaos moléculaire fait respecter le second principe. Passez à Otto ou Stirling, regardez le rectangle T-S se cisailler, ou cochez la case et faites tourner la même machine en réfrigérateur qui pompe la chaleur vers le haut.
Équations du module
Équations W = ∫ p dV autour du cycle thermodynamique fermé (la zone entourée par la courbe pV) η = W / Q_in, η_Carnot = 1 − T_c / T_h p V = n R T, p V^γ = const (adiabatique) frottement: W_shaft = W_gas − F·∫|dL|; η_shaft = W_shaft / Q_h; le cycle pV décrit le travail du gaz et reste inchangé; le frottement réduit le travail fourni par l ' arbre échelle : p ≈ N T / V = 100…400, W_Carnot = N (T_h − T_c) ln 2 = 111, trajet du piston ≈ 6.6 par cycle : F = 8 consomme la moitié du travail
