Thermodynamique et énergétique
1 De l'énergie à l'exergie
Lucien Borel/Daniel Favrat
Presses Polytechniques et Universitaires Romandes
Avant-proposV
Chapitre 1 Généralités et principes fondamentaux
1.1 Définitions1
1.2 Principe zéro de la thermodynamique8
1.3 Premier principe de la thermodynamique11
1.4 Fonctions d'état et grandeurs de parcours26
1.5 Deuxième principe de la thermodynamique28
1.6 Troisième principe de la thermodynamique57
1.7 Extension à d'autres formes de transfert d'énergie59
1.8 Equations dérivées de l'équation de Gibbs66
1.9 Fonctions d'état partielles69
1.10 Relation de Gibbs-Duhem73
1.11 Température thermodynamique (ou absolue)
et température empirique73
Chapitre 2 Systèmes fermés
2.1 Equations fondamentales d'un système fermé homogène81
2.2 Equation d'état82
2.3 Transformations et diagrammes thermodynamiques83
2.4 Facteurs thermiques et calorifiques85
2.5 Chaleurs spécifiques88
2.6 Relations mathématiques entre les fonctions d'état,
les différents facteurs et les chaleurs spécifiques89
2.7 Extension à l'évolution des systèmes fermés
hétérogènes et notion d'équilibre thermodynamique97
Chapitre 3 Bilans des grandeurs extensives
3.1 Bilans spatial, local, substantiel et particulaire
d'une grandeur extensive scalaire107
3.2 Bilans spatial, local, substantiel et particulaire
d'une grandeur extensive vectorielle113
3.3 Bilan de masse116
3.4 Bilan d'énergie118
3.5 Bilan d'entropie125
3.6 Bilan de quantité de mouvement129
3.7 Bilan de moment cinétique130
Chapitre 4 Systèmes ouverts, en régime permanent
4.1 Equations fondamentales d'un système ouvert,
en régime permanent133
4.2 Fonctions d'état statiques et totales149
4.3 Propagation plane d'une perturbation de faible amplitude155
4.4 Ecoulement dans un canal de section constante162
4.5 Ecoulement adiabate dans une tuyère175
4.6 Ecoulement dans un canal avec étranglement189
4.7 Ecoulement non adiabate dans un canal fixe194
4.8 Turbine et compresseur202
Chapitre 5 Propriétés thermodynamiques de la matière
5.1 Description des différents états de la matière223
5.2 Gaz parfaits. théorie cinétique des gaz232
5.3 Gaz semi-parfaits241
5.4 Propriétés générales des gaz parfaits et semi-parfaits244
5.5 Fluides de Van der Waals251
5.6 Fluides du viriel266
5.7 Synthèse d'équations d'état cubiques267
5.8 Equation de Lee-Kesler modifiée à partir
de l'équation de Benedict-Webb-Rubin (BWR)269
5.9 Fluides de Lan-Borel271
5.10 Corps réels272
5.11 Equation de Clausius-Clapeyron281
5.12 Chaleur spécifique des solides284
5.13 Relations approchées pour les solides et les liquides288
5.14 Annexe : exemple de l'eau en tant que fluide réel289
Chapitre 6 Mélanges de gaz parfaits ou semi-parfaits
6.1 Généralités297
6.2 Pressions, volumes et entropies de mélange :
lois de Dalton et d'Amagat298
6.3 Energies internes, enthalpies, températures, constantes
des gaz et chaleurs spécifiques de mélange306
6.4 Mélange avec conditions initiales différentes309
6.5 Mélange en régime permanent313
Chapitre 7 Mélanges d'un gaz
et d'une substance condensable
7.1 Propriétés générales317
7.2 Diagramme h-w de Mollier325
7.3 Mélange de deux mélanges, en régime permanent332
7.4 Chauffage ou réfrigération d'un mélange quelconque335
7.5 Introduction de liquide dans un mélange sec336
7.6 Application de la notion de température limite341
7.7 Synthèse344
7.8 Solide et mélange sec345
7.9 Exemple d'application346
Chapitre 8 Transformations
et diagrammes thermodynamiques
8.1 Transformations thermodynamiques typiques351
8.2 Transformation adiabate360
8.3 Diagrammes thermodynamiques361
8.4 Transformation paraïsotherme386
Chapitre 9 Exemples simples d'application des premier
et deuxième principes
9.1 Transformation d'énergie mécanique
en énergie interne (expérience de Joule)393
9.2 Détente sans transfert-travail
(expérience de Gay-Lussac-Joule)395
9.3 Détente avec transfert-travail397
9.4 Transformations d'énergie399
9.5 Evolution d'un système hétérogène403
9.6 Transfert-chaleur entre deux corps404
9.7 Transmetteur d'énergie thermique406
9.8 Compression d'un mélange de gaz parfaits409
Chapitre 10 Energétique et exergétique
(processus thermomécaniques)
10.1 Approche énergétique411
10.2 Approche exergétique418
10.3 Chauffage par énergie mécanique ou électrique461
10.4 Chauffage ou refroidissement par énergie-chaleur469
10.5 Chauffage ou refroidissement par énergie-transformation474
10.6 Turbomachines487
10.7 Economie énergétique491
10.8 Commentaires498
Chapitre 11 Energétique et exergétique
(avec processus réactifs)
11.1 Généralités505
11.2 Equations chimiques de base506
11.3 Combustion complète509
11.4 Pouvoirs énergétiques d'un combustible516
11.5 Bilans énergétiques et température de combustion533
11.6 Pouvoirs exergétiques d'un combustible547
11.7 Combustion incomplète565
11.8 Propriétés thermodynamiques des gaz de combustion576
11.9 Déroulement d'une combustion581
11.10 Piles à combustible586
Chapitre 12 Exemples d'application des chapitres 10 et 11
12.1 Chambre de combustion593
12.2 Chaudière à vapeur599
12.3 Moteur à combustion interne612
Chapitre 13 Cycles thermodynamiques
13.1 Généralités621
13.2 Propriétés générales des cycles622
13.3 Cycles monothermes626
13.4 Cycles bithermes632
13.5 Cycles bithermes moteurs634
13.6 Cycles bithermes de pompe à chaleur654
13.7 Synthèse des cycles bithermes672
Chapitre 14 Exemples d'application des chapitres 10 à 13
14.1 Installations motrices à vapeur683
14.2 Installations motrices à gaz712
14.3 Installations motrices avancées730
14.4 Installations de pompe à chaleur736
Chapitre 15 Thermodynamique linéaire des phénomènes
irréversibles
15.1 Approche phénoménologique761
15.2 Principe de réciprocité d'Onsager et Casimir763
15.3 Théorème de Prigogine766
15.4 Effets thermoélectriques768
15.5 Effets thermoélectriques particuliers777
15.6 Applications des effets thermoélectriques783
Bibliographie791
Notations, terminologie et unités797
Index805