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Compression et détente adiabatique

La compression et la détente adiabatiques sont des modèles thermodynamiques pour le comportement de fluides, notamment de gaz, soumis à des variations de pression.

Adiabatique signifie qu'il n'y a pas d'échange de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) entre le système et son milieu. Ainsi, si la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) du système augmente ou diminue, celui-ci ne peut pas se mettre en équilibre thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) avec le milieu extérieur. Cette condition se réalise si :

  • le système est isolé du milieu, par une enceinte adiabatique (En thermodynamique, une transformation est dite adiabatique (du grec adiabatos, « qui ne peut être traversé ») si elle est effectuée sans qu'aucun échange de...) (parfois appelée bombe calorimétrique) ;
  • la transformation est suffisamment rapide pour éviter les échanges de chaleur.

En raison du premier principe de la thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en...), l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) du système est conservée ; la variation d'énergie élastique (L'énergie élastique est l'énergie représentant la déformation élastique d'un objet solide ou d'un fluide (pression d'un gaz ou d'un liquide).) se traduit donc par une variation de la température :

  • lors d'une compression, la température augmente ;
  • lors d'une détente, la température diminue.

Représentation d'une transformation adiabatique sur les diagrammes thermodynamiques

Voir:

  • Téphigramme
  • Skew-T
  • Émagramme
  • Diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des...) de Stüve

Applications

La compression adiabatique permet d'expliquer l'échauffement de la pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) à vélo, ainsi que le fait que l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) qui sort lorsque l'on dégonfle un pneu soit froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) (même si la transformation n'est pas strictement adiabatique). Elle permet aussi d'expliquer le risque du " coup de feu " dans les détendeurs de dioxygène : lorsque l'on ouvre la bouteille, la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) augmente dans le détendeur et provoque un échauffement ; si le détendeur contient un corps inflammable (corps gras, joint non-conforme), il s'enflamme (il est en présence de 100 % de dioxygène) et provoque une oxydation exothermique du métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux sont un des...) avec un effet similaire à un chalumeau, qui perfore le détendeur (oxycoupage).

La détente adiabatique est utilisée dans les réfrigérateurs, climatiseurs et groupes frigorifiques, pour refroidir.

La détente adiabatique est également utilisée pour la dessiccation dans le procédé de détente instantanée contrôlée (DIC).

En météorologie, la compression et la détente adiabatique avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique...) (voir l'article Variation de la pression et de la température atmosphériques avec l'altitude) provoque une variation de température de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) d'air qui conditionne de nombreux phénomènes atmosphériques, voir l'article Gradient thermique adiabatique.

Remarque de terminologie

Le contraire du mot adiabatique devrait logiquement être : diabatique. Pour des raisons historiques, on continue largement à dire néanmoins : " non-adiabatique ".

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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