Qu'est-ce que le moteur thermique Carnot ?

Un moteur thermique Carnot est un moteur thermique hypothétique qui fonctionne sur la base d'un cycle de Carnot réversible. Il est supposé être le cycle thermique le plus efficace composé de deux processus isothermes et de deux processus adiabatiques. C'est le moteur qui pourrait fonctionner à l'efficacité maximale.
Dans le cycle thermique de Carnot, il y a quatre étapes de base dans la première étape, le moteur absorbe la chaleur et le gaz commence à se dilater. Dans cette étape, la température du gaz ne change pas et c'est donc un processus isotherme, toute la quantité d'énergie thermique est utilisée pour dilater le gaz uniquement. Dans la deuxième étape, le gaz est toujours en expansion mais un refroidissement est en cours, ce type de processus est donc appelé expansion adiabatique. Dans la troisième étape, le gaz qui est refroidi à l'étape deux est maintenant recomprimé et la chaleur va au dissipateur thermique. Dans cette troisième étape, il y a une diminution du volume mais une augmentation de la pression du gaz, cependant la température reste constante, il s'agit donc d'un processus de compression isotherme.Dans la quatrième étape, le gaz froid est à nouveau comprimé et sa température revient à la température d'origine à nouveau, un changement de température est observé, il s'agit donc d'une compression adiabatique.

Un moteur qui revient à l'état initial après quelques modifications est appelé moteur thermique CARNOT. C'est un moteur imaginaire qui a une efficacité maximale ce moteur est exempt de toutes pertes auditives et par friction.

CONSTRUCTION :- Un moteur thermique CARNOT est constitué d'un cylindre à parois non conductrices et fond conducteur. Il est muni d'un piston moins frottant et non conducteur. Une bouteille contient un gaz parfait comme substance active. Ce moteur peut avoir deux corps à des températures différentes non comme source de chaleur et dissipateur thermique.

PRINCIPE :- Il est basé sur un processus cyclique Le moteur SA-ADI CARNOT prend place à partir de sources de chaleur et convertit une partie de cette chaleur en travail et donne la chaleur restante en dissipateur thermique.

Sadi Carnot a proposé en 1840 un moteur thermique idéal qui est exempt de frottements avait des pertes de chaleur. Il l'a décrit en utilisant uniquement des processus isothermes et adiabatiques. Il a montré que son efficacité serait maximale lorsque le moteur thermique fonctionne en cycle réversible entre deux réservoirs de chaleur à des températures différentes, mais son efficacité ne peut pas être de 100 %. Le rendement du moteur réel est inférieur à celui du moteur carnot.

Le moteur Carnot fonctionne sur le même principe que celui des moteurs thermiques cycliques. Tous les moteurs thermiques cycliques absorbent une certaine quantité de chaleur de la source, convertissent une partie de l'énergie thermique en travail et rejettent la partie restante de la chaleur vers le dissipateur.

Le moteur Carnot est constitué d'un cylindre à parois non conductrices et d'une embase conductrice. Le gaz parfait est enfermé dans le cylindre au moyen d'un piston sans friction et non conducteur. Deux réservoirs de chaleur à températures fixes T1 et T2 servent de source et de puits.
le moteur carnot fonctionne en cycle. Ce cycle est connu sous le nom de cycle de Carnot. Considérons un moteur fonctionnant entre une source à la température T1 et un puits à la température T2. Soit Q1 et Q2 la quantité de chaleur absorbée et rejetée vers la source et le puits respectivement.

Le moteur carnot est placé sur un réservoir chaud (source) à température T1 et on laisse le gaz se détendre en soulevant le piston. Le cylindre est placé sur un isolant et le gaz est autorisé à se dilater davantage de manière adiabatique. Le gaz se refroidit de la température T1 à T2.
Le moteur est ensuite mis sur un réservoir froid (puits) à température T2 et le gaz est comprimé lentement. Lors de la compression, la température du gaz augmente mais la chaleur Q2 est rejetée par le gaz vers le puits rendant la température constante à T2. Le moteur est à nouveau placé sur un isolant et le gaz est comprimé davantage de manière adiabatique. Lors de cette compression, le gaz est chauffé de T2 à T1 pour que le gaz revienne à son état initial à T1. Le système ayant retrouvé son état initial, ces quatre étapes complètent un cycle de carnot.