La transformation adiabatique est une transformation qui permet de passer d’un état à un autre sans échange de chaleur. Cette transformation peut être réalisée en utilisant des fluides ou des gaz. Dans ce cas, on parle de transformation adiabatique forcée. Dans le cas du gaz, il s’agit d’une transformation adiabatique libre.
Le principe de la transformation adiabatique est simple : lorsqu’un fluide passe d’un état à un autre, il y a échange de chaleur entre les deux fluides. Pour réaliser une telle transformation, il faut donc chauffer le fluide 1 et refroidir le fluide 2.
Plombier Asnières-sur-Seine 92600 : Installation, Dépannage, Urgences, Entretien.
La thermodynamique de la transformation adiabatique
La thermodynamique de la transformation adiabatique est une branche de la thermodynamique qui étudie les phénomènes de transfert de chaleur et d’énergie. En physique, l’adiabaticité est le fait qu’un système conserve inchangée toute l’énergie mécanique (ou potentielle) contenue en son intérieur.
La température absolue du corps humain est comprise entre 36,5 °C et 37 °C.
Il existe plusieurs types d’adiabatismes :
- L’adiabatisme isentropique : cela signifie que les transformations sont effectuées sans perte ni gain d’information sur l’état initial et final du système.
Lorsque la température augmente, on parle de réchauffement adiabatique.
- L’adiabatisme isotherme : comme son nom l’indique, le système ne change pas de température pendant sa transformation
- L’adiabatisme isochore : cette notion signifie que la variation de volume n’est pas importante (lorsqu’une augmentation ou une diminution se produit). Ce type d’adiabatisme est rarement utilisé en pratique scientifique.
Les équations de la transformation adiabatique
La transformation adiabatique est une loi qui a été découverte par les savants grecs de l’Antiquité.
Le principe de la transformation adiabatique repose sur le fait que la température d’un corps en mouvement croît ou décroît selon son gradient énergétique. Lorsque ce dernier est positif, il réchauffe le corps et lorsqu’il est négatif, il le refroidit. En physique, on peut traduire ce phénomène par l’expression : « plus un corps est chaud et plus sa température augmente ». Ce qui signifie que si un corps reçoit beaucoup d’énergie (par exemple par irradiation), alors sa température augmentera fortement. Cependant, afin que cette augmentation soit durable, il doit y avoir un flux constant d’énergie entrante pour compenser le flux sortant (dû à la perte de chaleur).
La transformation adiabatique est une loi physique qui permet aux objets mouvants (ou fluides) de conserver un gradient thermique positif ou nul. Si ce gradient diminue, alors la pression du fluide augmente et inversement si le gradient thermique augmente la pression diminue. Dans une telle situation, il y a donc refroidissement ou réchauffement du fluide considéré.
Les processus adiabatiques
Les processus adiabatiques? Dans la nature, les processus adiabatiques représentent le premier et le plus important exemple de réactions chimiques entre des substances. Ces réactions se produisent sans intervention d’un catalyseur extérieur, c’est-à-dire que l’énergie du système est suffisante pour déclencher la réaction chimique.
Les processus adiabatiques sont à l’origine de nombreuses applications utilisées au quotidien, telles que la cuisson des aliments ou le chauffage par convection naturelle (air chaud).
La plupart des gens savent que les processus adiabatiques peuvent être catalysés par une source externe (catalyseur) afin de provoquer une réaction chimique.
Il est possible d’utiliser un four pour cuire vos aliments en même temps qu’un autre type de plat à proximité.
Les fours domestiques utilisent la catalyse thermique afin de permettre aux aliments d’être cuits sans avoir besoin d’une source externe telle qu’une flamme ou un feu.
Lorsque les ingrédients sont placés directement sur une source de chaleur, les molécules ont suffisamment d’énergie pour interagir avec les surfaces et créer une réaction chimique qui permet aux ingrédients de se transformer en nourriture bien cuite. Dans certains cas, il existe également des moyens d’augmenter l’efficacité du chauffage par convection naturelle grâce à l’emploi d’un ventilateur ou encore grâce à l’utilisation de panneaux radiants comme ceux employés par les pompiers ou encore pour faciliter la cuisson des aliments très gros comme les rôtis et volailles.
La transformation adiabatique isentropique
La transformation adiabatique isentropique est un moyen de récupération d’énergie utilisant une source chaude pour en transférer la chaleur à l’air.
L’eau qui circule dans ces tubes, appelés échangeurs, est chauffée par la source chaude et passe ensuite à travers les tubes du système. Cela permet de produire de la vapeur qui entraîne un compresseur pour faire augmenter sa pression et ainsi produire une énergie mécanique. Ensuite, ce principe peut être appliquer sur le cycle du moteur à combustion interne afin d’obtenir une meilleure efficacité énergétique grâce au fait que le carburant soit vaporisé sous charge isentropique (même température et même pression).
La transformation adiabatique réversible
Nous avons tous entendu parler du principe de la transformation adiabatique réversible (la chaleur produite par le moteur thermique est transformée en électricité). Cette technologie permet d’utiliser une source d’énergie renouvelable, comme l’air comprimé, pour faire fonctionner un moteur à combustion interne. Cela peut être intéressant si la voiture doit être utilisée occasionnellement ou que vous souhaitez réduire votre consommation de carburant. En effet, cette technologie permet de réduire le nombre de kilomètres parcourus avec une seule charge d’essence. De plus, elle ne génère pas d’émissions de gaz à effet de serre.
Le problème majeur est que ce système ne fonctionne pas toujours correctement et qu’il nécessite des modifications coûteuses.
Il existe cependant des solutions qui viennent pallier ce problème :
- La transformation adiabatique
- L’avion solaire
La transformation adiabatique irréversible
La transformation adiabatique irréversible est une réaction chimique qui entraîne une élévation de la température d’un corps. Cette augmentation de température peut être obtenue soit par chauffage, soit par refroidissement. Ces changements de températures sont très utilisés en industrie pour des procédés thermiques ou bien dans l’industrie du traitement des déchets pour leur valorisation énergétique. Dans ce cas précis, la réaction adiabatique est utilisée comme un moyen de production d’énergie à partir de déchets organiques.
La relation entre la transformation adiabatique et la loi de Boyle
La loi de Boyle est une des lois fondamentales du génie thermique, qui met en évidence le principe selon lequel la quantité de chaleur ou la pression d’un gaz parfait peut être transformée en une autre forme de chaleur. En effet, lorsqu’une certaine quantité d’énergie thermique est fournie à un système fermé, celui-ci se dilate et s’appauvrit en énergie interne.
La réaction chimique qui a lieu entre les différents constituants du système conduit à une augmentation de température. Cette augmentation de température est due au travail mécanique produit par les forces intermoléculaires.
La transformation adiabatique correspond au passage d’un état physique dans un autre sans qu’il n’y ait eu apport ni perte d’énergie.
Pour réaliser une transformation adiabatique, il faut utiliser un moteur thermique avec un cycle à compression variable. Le cycle de Carnot est le plus simple et le plus efficace.
