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.
Gazéification du charbonLa gazéification du charbon est le processus de production de gaz de synthèse à partir de charbon et d'eau, d'air et/ou d'oxygène. Historiquement, le charbon était rendu gazeux pour produire du gaz de houille, également appelé « gaz de ville ». Le gaz de charbon est combustible et était utilisé pour le chauffage et l'éclairage municipal au , avant l'avènement de l'extraction à grande échelle du gaz naturel des puits de pétrole.
Système thermodynamiqueEn thermodynamique classique, un système thermodynamique est une portion de l'Univers que l'on isole par la pensée du reste de l'Univers, ce dernier constituant alors le milieu extérieur. Le système thermodynamique n'est pas forcément défini par une frontière matérielle, ni nécessairement connexe. Les gouttes de liquide dans un brouillard, par exemple, définissent un système thermodynamique. Le milieu extérieur considéré est constitué par la portion d'Univers en interaction avec le système étudié.
Diagramme thermodynamiqueUn diagramme thermodynamique est une représentation graphique utilisée dans différents domaines pour pointer les valeurs de diverses grandeurs caractérisant l'état d'un fluide : pression (p), pression partielle des composantes, température (T), volume spécifique (v), enthalpie (h), entropie (s). L'intérêt de ces diagrammes est qu'ils permettent de tracer approximativement l'évolution de ces variables dans des fluides lors d'un travail au lieu de devoir la calculer par les équations de la thermodynamique.
Limite thermodynamiqueEn physique statistique, la limite thermodynamique est la limite mathématique conjointe où : le nombre de particules du système considéré tend vers l'infini ; le volume du système considéré tend vers l'infini ; la densité de particules du système considéré reste constante. Dans le problème thermodynamique de la réunion de systèmes disjoints, on peut aussi voir la limite thermodynamique comme étant le passage d'effets de surface prépondérants à des effets de volume prépondérants.
ThermodynamiqueLa thermodynamique est la branche de la physique qui traite de la dépendance des propriétés physiques des corps à la température, des phénomènes où interviennent des échanges thermiques, et des transformations de l'énergie entre différentes formes. La thermodynamique peut être abordée selon deux approches différentes et complémentaires : phénoménologique et statistique. La thermodynamique phénoménologique ou classique a été l'objet de nombreuses avancées dès le .
Entropy (classical thermodynamics)In classical thermodynamics, entropy () is a property of a thermodynamic system that expresses the direction or outcome of spontaneous changes in the system. The term was introduced by Rudolf Clausius in the mid-19th century to explain the relationship of the internal energy that is available or unavailable for transformations in form of heat and work. Entropy predicts that certain processes are irreversible or impossible, despite not violating the conservation of energy.
Gaz de synthèseLe gaz de synthèse ou syngas, autrefois (au début du ) nommé « gaz manufacturé » puis « gaz de ville » est un mélange gazeux combustible produit par pyrolyse. C'est un gaz pauvre (deux fois moins énergétique que le gaz naturel) et sale, toxique, acide et corrosif s'il n'a pas été soigneusement épuré (comme c'était le cas lorsqu'il était utilisé pour l'éclairage intérieur). Il est issu d'une réaction chimique complexe.
Reversible process (thermodynamics)In thermodynamics, a reversible process is a process, involving a system and its surroundings, whose direction can be reversed by infinitesimal changes in some properties of the surroundings, such as pressure or temperature. Throughout an entire reversible process, the system is in thermodynamic equilibrium, both physical and chemical, and nearly in pressure and temperature equilibrium with its surroundings. This prevents unbalanced forces and acceleration of moving system boundaries, which in turn avoids friction and other dissipation.
Variables conjuguées (thermodynamique)En thermodynamique, l'énergie interne d'un système est exprimé à travers un couple de grandeurs physiques appelé variables conjuguées. Ce couple de deux variables vérifie les propriétés suivantes : l'une est intensive et l'autre extensive ; leur produit est homogène à une énergie (ou parfois une puissance). Le produit de ces deux variables donne ici une énergie, ce qui s'explicite en disant que les deux variables sont « conjuguées par rapport à l'énergie ».
Machine thermiqueUne machine thermique est un mécanisme qui fait subir à un fluide des transformations cycliques au cours desquelles le fluide échange avec l'extérieur de l'énergie sous forme de travail et de chaleur. La théorie des machines thermiques s'attache à la description et à l'étude physique de certains systèmes thermodynamiques qui permettent de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique, et vice versa. Fondée au milieu du siècle, elle s'appuie sur la thermodynamique, et en particulier sur ses deux premiers principes.
Rendement (physique)En physique, le rendement est défini comme une grandeur sans dimension qui caractérise l'efficacité d'une transformation, physique ou chimique. En physique, la grandeur caractérise généralement la conversion d'une forme d'énergie en une autre. Pour un système réalisant une conversion d'énergie (transformateur, moteur, pompe à chaleur), le rendement est défini par certains auteurs comme étant le rapport entre l'énergie recueillie en sortie et l'énergie fournie en entrée, qui confond alors les termes d'efficacité thermodynamique et de rendement thermodynamique.
GazéificationLa gazéification est un processus à la frontière entre la pyrolyse et la combustion. Celui-ci permet de convertir des matières carbonées ou organiques en un gaz de synthèse combustible (souvent appelé « syngas » ou « syngaz »), composé majoritairement de monoxyde de carbone (CO) et de dihydrogène (H2), contrairement à la combustion dont les produits majoritaires sont le dioxyde de carbone () et l'eau (H2O).
Coefficient de performanceLe coefficient de performance, ou COP (parfois CP), d'une pompe à chaleur est le quotient de la chaleur produite par le travail fourni. Le COP est défini par la relation suivante : où Q est la chaleur utile à l'échangeur et W est le travail mécanique absorbé par le compresseur. Chaleur et travail étant des énergies, exprimées en joules, le COP est sans unité. Le COP est ainsi une efficacité énergétique, dans laquelle le système étudié se situe à la sortie du moteur du compresseur (source chaude) : seule l'efficacité du circuit frigorifique est prise en compte.
Cycle frigorifiqueLe cycle frigorifique est un cycle thermodynamique. Il permet d'abaisser la température d'un milieu relativement froid (la source froide) et simultanément d'augmenter la température d'un autre milieu relativement chaud (la source chaude) au moyen d'une dépense d'énergie mécanique. Il est notamment utilisé dans les réfrigérateurs ou les pompes à chaleur.
Intégration de VerletLintégration de Verlet est un schéma d'intégration qui permet de calculer la trajectoire de particules en simulation de dynamique moléculaire. Cette méthode offre une meilleure stabilité que la plus simple méthode d'Euler (créée au ), de même que d'importantes propriétés dans les systèmes physiques, telles que la réversibilité dans le temps et la conservation de propriété. À première vue, il peut sembler naturel de calculer les trajectoires en utilisant la méthode d'Euler. Cependant, ce type d'intégration souffre de nombreux problèmes.
Cycle combiné à gazéification intégréeUne centrale électrique à cycle combiné à gazéification intégrée (CCGI) peut utiliser des carburants solides tels que le charbon. Ce type de centrale se caractérise par une opération de gazéification, qui convertit la matière première en un gaz combustible (gaz de synthèse) qui alimente une centrale électrique à cycle combiné. Le combustible est d’abord réduit en grains, puis injecté dans un gazéificateur, en présence d’oxygène et de vapeur d’eau. L’oxygène n’est pas assez abondant pour permettre une combustion complète.
Torche à plasma (recyclage)Plasma gasification is an extreme thermal process using plasma which converts organic matter into a syngas (synthesis gas) which is primarily made up of hydrogen and carbon monoxide. A plasma torch powered by an electric arc is used to ionize gas and catalyze organic matter into syngas, with slag remaining as a byproduct. It is used commercially as a form of waste treatment, and has been tested for the gasification of refuse-derived fuel, biomass, industrial waste, hazardous waste, and solid hydrocarbons, such as coal, oil sands, petcoke and oil shale.
Liquéfaction du charbonLa liquéfaction du charbon désigne les procédés physico-chimiques qui permettent d'obtenir des hydrocarbures liquides à partir de charbon. Ces procédés, connus depuis le début du , connaissent au début du un regain d'intérêt en raison de la différence de prix croissante entre le charbon et le pétrole. On utilise alors plus fréquemment l'abréviation CTL, soit en anglais Coal to Liquids. Le mélange d'hydrocarbures obtenus peut être aisément raffiné pour fournir des carburants.
Dioxyde de carboneLe dioxyde de carbone, aussi appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé inorganique dont la formule chimique est , la molécule ayant une structure linéaire de la forme O=C=O. Il se présente, sous les conditions normales de température et de pression, comme un gaz incolore, inodore, à la saveur piquante. Le est utilisé par l'anabolisme des végétaux pour produire de la biomasse à travers la photosynthèse, processus qui consiste à réduire le dioxyde de carbone par l'eau, grâce à l'énergie lumineuse reçue du Soleil et captée par la chlorophylle, en libérant de l'oxygène pour produire des oses, et en premier lieu du glucose par le cycle de Calvin.
