Le cycle de Carnot idéal

Exercice · niveau 3 (difficile) · thermodynamique (MPSI), chapitre 7 — Machines thermiques

Énoncé

Le cycle de Carnot, réversible, atteint le rendement maximal $η_{C}$ .

Citer ses quatre étapes (nature et source en contact).

Pourquoi les échanges thermiques se font-ils sur les isothermes, et pas sur les adiabatiques ?

Pourquoi un moteur de Carnot est-il irréalisable en pratique (deux raisons) ?

Corrigé

1. Détente isotherme au contact de la source chaude ( $T_{c}$ ) ; détente adiabatique (de $T_{c}$ à $T_{f}$ ) ; compression isotherme au contact de la source froide ( $T_{f}$ ) ; compression adiabatique (de $T_{f}$ à $T_{c}$ ).

2. Sur les adiabatiques, $Q = 0$ par définition ; les échanges thermiques avec les sources ne peuvent donc se faire que sur les isothermes (à la température de la source, pour être réversibles, sans écart fini).

3. (i) La réversibilité exige des transformations infiniment lentes (puissance nulle) ; (ii) il faut supprimer tout frottement et tout écart de température fini : irréalisable. Le cycle de Carnot est une borne idéale.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.