Fascicule de Travaux Dirigés LA 215

TD 5 : Systèmes fermés / systèmes
ouverts
1 Moteur Stirling
On envisage de produire l'énergie électrique nécessaire à un satellite articiel de la Terre
en utilisant un moteur fonctionnant suivant un cycle de Stirling, formé de deux isothermes
(1-2 et 3-4) et de deux isochores (2-3 et 4-1).
1.1 Montrer que si l'on assimile le uide à un gaz parfait, les quantités de chaleur mises en
jeu dans les deux transformations isochores sont égales et de signes contraires.
On supposera par la suite que la quantité de chaleur cédée pendant le refroidissement
isochore est utilisée intégralement pour l'échauement isochore au moyen d'un échangeur de
chaleur, siège de transformations réversibles.
1.2 Calculer le rendement thermodynamique du cycle et le comparer à un cycle de Carnot
correspondant aux mêmes températures extrêmes.
La source chaude est constituée par un réecteur circulaire plan captant le rayonnement
solaire que l'on supposera constant et absorbé à raison de 0,14 W/cm 2 .
1.3 Calculer le diamètre D du réecteur nécessaire au fonctionnement d'un moteur de 3
kW de puissance, le rendement du moteur étant supposé égal à 0,3.
2 Lave-linge
Dans un lave linge, une pompe hydraulique P assure la vidange de l'eau, depuis le bas de
la cuve jusqu'au tuyau de vidange général de l'installation, par une tuyauterie de diamètre
constant d. On désigne par ∆z la diérence de hauteur, supposée constante, entre la surface
libre de l'eau de section S 1 dans la cuve et la section de sortie S 2 .
Données :
• débit masse = 0,5 kg/s ;
• section d =1,5 cm ;
• dénivelé ∆z = 0,5 m ;
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