Diagrama de Raveau

O diagrama de Raveau é um diagrama termodinâmico para classificar dithermes de máquinas térmicas. Permite interpretar a obra de acordo com suas transferências de calor com sua fonte quente e sua fonte fria. É devido a Camille Raveau .

Justificativa do diagrama

É :

${\ displaystyle Q_ {C} \,}$ transferência de calor entre o sistema e a fonte quente
${\ displaystyle Q_ {F} \,}$ transferência de calor entre o sistema e a fonte fria
${\ displaystyle T_ {C} \,}$ a temperatura da fonte quente
${\ displaystyle T_ {F} \,}$ a temperatura da fonte fria
$W \,$ trabalhos

Para uma máquina térmica ideal, temos:

${\ displaystyle \ Delta U = 0 \,}$
${\ displaystyle \ Delta S = 0 \,}$

Portanto, de acordo com o primeiro e o segundo princípio da termodinâmica :

${\ displaystyle Q_ {C} + Q_ {F} = - W \,}$
${\ displaystyle {\ frac {Q_ {C}} {T_ {C}}} + {\ frac {Q_ {F}} {T_ {F}}} \ leq 0}$

O diagrama de Raveau representa em função de . Nós desenhamos as linhas das equações: ${\ displaystyle Q_ {C} \,}$ ${\ displaystyle Q_ {F} \,}$

${\ displaystyle Q_ {C} + Q_ {F} = 0 \,}$ : à esquerda desta direita, e à direita ${\ displaystyle W> 0}$ ${\ displaystyle W <0}$
${\ displaystyle {\ frac {Q_ {C}} {T_ {C}}} + {\ frac {Q_ {F}} {T_ {F}}} = 0}$ : as máquinas à direita desta direita são impossíveis: elas iriam contradizer o segundo princípio.

Representação

Interpretação

A numeração das zonas é arbitrária e é fornecida apenas para fins educacionais específicos ao diagrama apresentado acima, portanto, não é universal.

Zona I

${\ displaystyle Q_ {C}> 0 \,}$
${\ displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ displaystyle W <0 \,}$

A máquina fornece trabalho retirando calor da fonte quente e transferindo-o para a fonte fria. É, portanto, uma máquina térmica .

Exemplos:

Motor de combustão interna seguindo um ciclo de quatro tempos ou um ciclo de dois tempos .
Motor Stirling
Turbina usando o ciclo Rankine em particular

Zona II

${\ displaystyle Q_ {C}> 0 \,}$
${\ displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ displaystyle W> 0 \,}$

A máquina consome mão de obra retirando calor da fonte quente e dando-o à fonte fria. Estas máquinas têm pouco interesse porque o mesmo pode ser obtido sem consumir mão-de-obra (podem, no entanto, permitir acelerar as transferências de calor, ou então ser um modo de funcionamento sazonal de uma máquina classificada na zona IV).

Zona III

${\ displaystyle Q_ {C} <0 \,}$
${\ displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ displaystyle W> 0 \,}$

A máquina consome trabalho transferindo calor para as duas fontes. Não é muito interessante e é semelhante a máquinas monotérmicas .

Zona IV

${\ displaystyle Q_ {C} <0 \,}$
${\ displaystyle Q_ {F}> 0 \,}$
${\ displaystyle W> 0 \,}$

A máquina consome mão de obra e transfere energia térmica da fonte fria para a fonte quente. Esta máquina é uma bomba de calor .