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DM Thermodynamique

Posté par
Gones69
13-01-16 à 19:46

Bonjour, j'ai un DM de thermodynamique à faire mais je bloque sur une question, j'espère avoir de l'aide et des indications pour m'éclairer sur le forum.

Voici le sujet:

Une pompe à chaleur fonctionnant avec un fluide frigorigène de type R134a suit le cycle de transformation suivant:

- Entre l'état 1 et l'état 2, le fluide est à l'état gazeux, il subit une compression isentropique (adiabatique et réversible) qui fait passer sa pression de P1=2bar à P2=10bar, T1=-10°C
- Entre l'état 2 et l'état 3, le fluide passe de l'état de gaz à celui de liquide au cours d'une transformation isobare
- Entre l'état 3 et 4, le fluide subit une détente isenthalpique et adiabatique qui le ramène à la pression P1
- Entre l'état 4 et l'état 1, le fluide est complètement vaporisé.

On étudie l'évolution d'un kilogramme de fluide.

A partir de cela, je dois calculer la température T2 en sachant qu'entre l'état 1 et 2 le fluide peut être considéré comme un gaz parfait. Au cours de cette transformation nous avons la relation suivante PV=cste où =1.14.

J'ai réalisé cela mais je pense pas du tout que c'est bon.

Etat 1: P1=2bar   T1=-10°C   V1=1L (on a aucune indication pour le volume, 1kg du fluide n'est pas forcément égale à 1L c'est là le problème)
Etat 2: P2=10bars   T2=?   V2=?

P1V1=P2V2=cste
=> V2=(P1/P2)*V1
V2= 0.54L

On a ensuite: P2V2=nRT2 donc T2=(P2V2)/(nR)
Je n'arrive ensuite plus à simplifier. Déjà je pense que mon calcul de V2 est pas bon car le volume V1 n'est pas bon, mais je n'ai aucune autre donné dans l'énoncé.

Merci de votre lecture et votre aide.

Posté par
vanoise
re : DM Thermodynamique 13-01-16 à 20:58

Bonsoir,
Je pense que tu as raison d'appliquer la loi de Laplace ; tu la connais en fonction de P et V ; il faut utiliser ici sont expression en fonction de P et T :
\begin{cases}
 \\ P_{1}V_{1}^{\gamma}=P_{2}V_{2}^{\gamma} & P_{1}\left(\frac{nRT_{1}}{P_{1}}\right)^{\gamma}=P_{2}\left(\frac{nRT_{2}}{P_{2}}\right)^{\gamma}\\
 \\ P_{1}^{(1-\gamma)}T_{1}^{\gamma}=P_{2}^{(1-\gamma)}T_{2}^{\gamma} & \text{ou : \ensuremath{\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)^{\gamma}=\left(\frac{P_{1}}{P_{2}}\right)^{\left(1-\gamma\right)}}}\\
 \\ \text{ou encore :} & \boxed{\frac{T_{2}}{T_{1}}=\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)^{\left(\frac{\gamma-1}{\gamma}\right)}}
 \\ \end{cases}

Posté par
Gones69
re : DM Thermodynamique 13-01-16 à 21:41

Merci bien.
J'ai une autre question ou je dois calculer les quantité de chaleur échangées entre l'état 2 et 3 et entre l'état 4 et 1. Le formule a utilisé est donc: Qp=n.Cp(T3-T2) mais on a pas de valeur de Cp dans l'énoncé... Vous n'aurez pas une autre méthode pour faire ce calcul ?

Merci.

Posté par
vanoise
re : DM Thermodynamique 13-01-16 à 21:52

q23 correspond à une variation d'enthalpie massique de changement d'état : plus précisément :
q23=-Lv avec Lv enthalpie massique de vaporisation appelée aussi "chaleur latente massique de vaporisation". La valeur doit être fournie dans l'énoncé.
Remarque : l'habitude est d'utiliser des lettres minuscule pour les grandeurs massiques

Posté par
Gones69
re : DM Thermodynamique 13-01-16 à 21:55

Le soucis c'est que ce n'est pas donné dans l'énoncé. Mais on a un diagramme de Moller peut être peut-on s'en servir pour trouver la valeur pour faire le calcul ?
Pour calculer la température T3 il faut que j'utilise la formule PV=nRT ?

Posté par
vanoise
re : DM Thermodynamique 13-01-16 à 22:25

Citation :
Mais on a un diagramme de Moller

Il fallait le dire tout de suite. De quel diagramme de Mollier s'agit-il ? S'il s'agit du diagramme des frigoristes (enthalpie massique en abscisse, pression (échelle log) en ordonnée), la variation d'enthalpie massique de changement d'état est égale à la "largeur" du domaine d'équilibre liquide-vapeur  à la pression d'équilibre à laquelle a lieu le changement d'état.
Si tu ne peux pas scanner le diagramme, indique au moins sa nature et le type de fluide étudié

Posté par
vanoise
re : DM Thermodynamique 14-01-16 à 19:17

Bonsoir,
J'espère que cela pourra t'aider car l'image est plutôt petite (sinon elle ne passe pas !) : voici le cycle 1-2-3-4 représenté en bleu sur le diagramme de Mollier du fluide R134A. Place les quatre points sur ton propre diagramme et tu n'auras plus qu'à relever leurs coordonnées pour répondre aux questions.

DM Thermodynamique



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