Cycle thermodynamiqueUn cycle thermodynamique est une suite de transformations successives qui part d'un système thermodynamique dans un état donné, le transforme et le ramène finalement à son état initial, de manière à pouvoir recommencer le cycle. Au cours du cycle, le système voit sa température, sa pression ou d'autres paramètres d'état varier, tandis qu'il échange du travail et réalise un transfert thermique avec l'extérieur. Il existe de nombreux cycles thermodynamiques, dont voici quelques-uns.
Machine à vapeurLa machine à vapeur est un moteur à combustion externe qui transforme l'énergie thermique de la vapeur d'eau (produite par une ou des chaudières) en énergie mécanique. Les évolutions les plus significatives de cette invention datent du . Comme première source d'énergie mécanique maîtrisée par l'homme (contrairement à l'énergie hydraulique, marémotrice ou éolienne, qui nécessitent des sites spéciaux et que l'on ne peut actionner facilement à la demande), elle a une importance majeure lors de la révolution industrielle.
Cycle de Braytonvignette|upright=0.8|Diagramme Température-Entropie du cycle théorique et réel de Brayton. Le cycle de Brayton, ou cycle de Joule, est un cycle thermodynamique à caloporteur gazeux. Il a été inventé par l'ingénieur anglais en 1791 et développé par l'ingénieur américain George Brayton à partir de 1872. Le cycle de Joule inverse lui est similaire, mais utilise une source de chaleur externe et incorpore un régénérateur. Le cycle de Brayton théorique est le cycle idéal correspondant à celui de la turbine à gaz élémentaire.
Cycle combinéUn cycle combiné (CC), expression déclinée en CCPP (de l'anglais combined cycle power plant) ou CCGT (de l'anglais combined cycle gas turbine), est un mode combiné de production d'énergie ou, par métonymie, une centrale électrique utilisant plus d'un cycle thermodynamique. Une turbine à combustion transforme une partie de l’énergie fournie par le combustible en énergie mécanique pouvant ensuite être convertie en électricité au moyen d'un générateur électrique.
Moteur à combustion internevignette|upright|Moteur à quatre temps. Un moteur à combustion interne ou MCI ( ou ICE) est un type de , c'est-à-dire un moteur permettant d'obtenir un travail mécanique à partir d'un gaz en surpression, cette dernière étant obtenue à l'aide d'un processus de combustion. Dans le cas d'un moteur à combustion interne, cette combustion a lieu à l'intérieur du moteur. Il existe deux grands types de moteurs à combustion interne : les moteurs produisant un couple sur un arbre mécanique et les moteurs à réaction éjectant rapidement un fluide par une tuyère.
Moteur à combustion externeLe moteur à énergie externe ou moteur à combustion externe est un ensemble de machines thermiques dont l'énergie est fournie par deux sources de température externes (une chaude et une froide) et convertie en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur subissant un cycle thermodynamique fermé. Aucune combustion n'a lieu à l'intérieur du moteur, tandis que le fluide demeure confiné à l'intérieur de celui-ci. Les plus connus sont la machine à vapeur, la turbine à vapeur et le moteur Stirling.
Processus isentropiqueEn thermodynamique, un processus isentropique est un processus thermodynamique au cours duquel l'entropie du système étudié reste constante. La constance de l'entropie peut être obtenue par un processus idéal qui est à la fois adiabatique et réversible. Les transferts d'énergie par travail doivent alors être sans frottement et il ne doit y avoir ni transfert d'énergie thermique (chaleur) ni transfert de matière. Un tel processus idéal est utile en ingénierie pour modéliser certains processus réels.
Moteur DieselLe moteur Diesel, appelé également moteur à allumage par compression, est un moteur à combustion et explosion dont la combustion est déclenchée lors de l'injection de carburant dans la chambre de combustion, par un phénomène d'auto-inflammation. Celui-ci est permis par les températures de , atteintes par la compression de l'air dans les cylindres jusqu'à un taux de compression de 14:1 à 25:1. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour le démarrage à froid des petits moteurs, qui créent un point chaud facilitant le déclenchement de l'inflammation du mélange air-carburant.
Compound steam engineA compound steam engine unit is a type of steam engine where steam is expanded in two or more stages. A typical arrangement for a compound engine is that the steam is first expanded in a high-pressure (HP) cylinder, then having given up heat and losing pressure, it exhausts directly into one or more larger-volume low-pressure (LP) cylinders. Multiple-expansion engines employ additional cylinders, of progressively lower pressure, to extract further energy from the steam.
Marine steam engineA marine steam engine is a steam engine that is used to power a ship or boat. This article deals mainly with marine steam engines of the reciprocating type, which were in use from the inception of the steamboat in the early 19th century to their last years of large-scale manufacture during World War II. Reciprocating steam engines were progressively replaced in marine applications during the 20th century by steam turbines and marine diesel engines. The first commercially successful steam engine was developed by Thomas Newcomen in 1712.
Cycle de Rankine400px|thumb|Diagramme entropique du cycle de Rankine avec l'eau comme fluide de travail Le cycle de Rankine est un cycle thermodynamique endoréversible qui comprend deux isobares et deux adiabatiques. C'est le cycle qui se rapproche le plus du cycle de Carnot. Il se distingue de ce dernier par la substitution de deux transformations isobares aux deux transformations isothermes, ce qui rend possible sa réalisation technique. Il fut inventé par William John Macquorn Rankine (1820-1872) qui lui donna son nom.
Processus polytropiqueEn thermodynamique, un processus polytropique est une transformation réversible impliquant un transfert thermique (échange de chaleur) partiel entre le système étudié et son extérieur. La loi polytropique peut représenter diverses conditions de transformation. La loi de Laplace en est le cas particulier applicable aux transformations isentropiques (à entropie constante, c'est-à-dire adiabatiques, à échange de chaleur nul).
Processus adiabatiquevignette|250px|Récipient aux parois adiabatiques : le vase de Dewar. En thermodynamique, un processus adiabatique est une transformation effectuée sans qu'aucun transfert thermique n'intervienne entre le système étudié et son environnement, c'est-à-dire sans échange de chaleur entre les deux milieux. Le mot « adiabatique » a été construit à partir du grec (« infranchissable »), dérivé de , « traverser, franchir ». Un matériau adiabatique est imperméable à la chaleur.
Pompe à chaleurUne pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique (anciennement « calories ») d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le sens naturel du transfert spontané de l'énergie thermique. Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.
Aircraft diesel engineThe aircraft diesel engine or aero diesel is a diesel-powered aircraft engine. They were used in airships and tried in aircraft in the late 1920s and 1930s, but were never widely adopted until recently. Their main advantages are their excellent specific fuel consumption, the reduced flammability and somewhat higher density of their fuel, but these have been outweighed by a combination of inherent disadvantages compared to gasoline-fueled or turboprop engines.
Machine de WattLa machine de Watt (également connue sous le nom de moteur à vapeur Boulton & Watt) a apporté des améliorations fondamentales aux machines à vapeur précédentes. Ce fut notamment la première machine à vapeur à utiliser un condenseur séparé. Le condenseur permit de créer un vide partiel sous le piston par condensation de la vapeur d'eau. Dans un moteur « atmosphérique » tel celui de James Watt, la différence entre la pression atmosphérique au-dessus du piston et le vide partiel au-dessous, pousse le piston vers le bas du cylindre.
Moteur StirlingLe moteur Stirling est un moteur à combustion externe et à fluide de travail en cycle fermé. Le fluide est un gaz soumis à un cycle comprenant quatre phases : chauffage isochore (à volume constant), détente isotherme (à température constante), refroidissement isochore, enfin compression isotherme. Robert Stirling a inventé en 1816 le moteur à air chaud et, pour améliorer son efficacité, l'a muni d'un régénérateur, qui assure une fonction de stockage thermique et d'échangeur interne.
Cornish engineA Cornish engine is a type of steam engine developed in Cornwall, England, mainly for pumping water from a mine. It is a form of beam engine that uses steam at a higher pressure than the earlier engines designed by James Watt. The engines were also used for powering man engines to assist the underground miners' journeys to and from their working levels, for winching materials into and out of the mine, and for powering on-site ore stamping machinery.
Stationary steam engineStationary steam engines are fixed steam engines used for pumping or driving mills and factories, and for power generation. They are distinct from locomotive engines used on railways, traction engines for heavy steam haulage on roads, steam cars (and other motor vehicles), agricultural engines used for ploughing or threshing, marine engines, and the steam turbines used as the mechanism of power generation for most nuclear power plants.
CombustionLa combustion est une réaction exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme ou par une explosion (déflagration, voire détonation si le front de flamme dépasse la vitesse du son). La combustion de la biomasse et des carburants est la principale source de pollution de l'air, avec des effets cancérigènes, reprotoxiques et cardiovasculaires notamment. vignette|upright|Combustion du bois : vive avec flammes et lente avec braises incandescentes.
