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Premier principe




Rappel sur le premier principe

Le premier principe résume la loi de conservation de l'énergie. Il peut s'écrire sous différentes formes suivant que le système est ouvert ou fermé.

  • En système fermé :

    où l'indice 1 (resp. 2) représente l'instant initial (resp. final), Ec est l'énergie cinétique du fluide, u son énergie interne, W le travail et Q la chaleur.

  • En système ouvert :

    où l'indice E (resp. S) représente l'entrée (resp. la sortie) du système, H est l'enthalpie.

  • Remarque : Dans la plupart des cas, l'énergie cinétique et l'énergie potentielle peuvent être négligées, ce qui conduit à des expressions simplifiées du premier principe :



    Exercice

    Un expérimentateur procède à la détente de l'hélium dans un piston. Il mesure en début et en fin d'expérience le volume massique et la température du gaz ainsi que le travail fourni par la détente.

    vinitial = 1 m3/Kg
    Tinitial = 200 °C

    vfinal = 4,2 m3/Kg
    Tfinal = - 71 °C

    W = - 844,2 KJ/Kg


    Que pouvez-vous déduire des conditions expérimentales ?


    Comment faire avec THERMOPTIM ?

  • Cette question peut-être résolue à l'aide de deux transformations points. Le simulateur est suffisant.

    simulateur

  • L'ouverture d'un écran de calcul d'un point se fait en double-cliquant sur le menu du cadre POINTS. Si le projet n'a pas encore été nommé, l'écran suivant apparaît :

  • Dans l'écran de calcul d'un point, on nomme le point dans la case prévue à cet effet (par exemple p1) et on choisit le corps. Il faut pour cela, double-cliquer dans la case corps et choisir Helium dans la liste proposée.

  • Dans le cadre de cette expérience, le système est fermé puisque la détente se fait dans un piston, on choisit donc l'onglet correspondant. Il reste alors à cocher la case v et T connus et à remplir les champs de volume et de température.

  • Les autres champs sont calculés par THERMOPTIM après pression du bouton .

  • On obtient alors pour l'instant initial et l'instant final la valeur de l'énergie interne u sur les écrans de calcul.

    écran de calcul du point P1

    écran de calcul du point P1

  • De ces deux valeurs ont déduit la différence d'énergie interne. Quelle est cette valeur ? (résultat tronqué au dixième sans l'unité KJ/Kg)

  • On peut alors appliquer le premier principe pour le calcul de Q. Quelle est la valeur de Q ? (sans l'unité KJ/Kg)