Qu'est-ce que l'analyse thermodynamique?

Les ingénieurs se servent de l’analyse thermodynamique pour évaluer la manière dont l’énergie influe sur les performances des systèmes mécaniques. Il utilise des modèles mathématiques pour déterminer les effets de différentes entrées d'énergie et de certaines des sorties d'énergie résultant du fonctionnement d'une machine. Les ingénieurs développent des modèles pour illustrer les variables qui ont un impact direct sur le cycle énergétique du système. Les systèmes courants évalués par analyse thermodynamique sont les moteurs à combustion et les cycles à vapeur.

Une partie de l'analyse thermodynamique examine la manière dont l'énergie se déplace dans un système mécanique, tel qu'un moteur. Il explique comment cette énergie provoque le fonctionnement du système. Par exemple, dans le moteur à combustion d'un véhicule, l'énergie produite par la combustion d'essence interagit avec les pièces du moteur, produisant la puissance nécessaire à la voiture ou au camion pour continuer à avancer. L'analyse thermodynamique tente d'expliquer le fonctionnement de ce processus.

Avec des valeurs d’énergie différentes, l’analyse thermodynamique peut être utilisée pour déterminer les plages de performance d’un système mécanique. Les modèles mathématiques sont construits pour établir certains paramètres ou lois. En termes simples, ces modèles expliquent comment, si "x" quantité d'énergie est injectée dans le système, il fonctionnera au niveau "y". Les réponses potentielles sont également mesurées dans une analyse thermodynamique afin de déterminer les limites de performance des systèmes.

Le processus analytique décompose et isole les différentes sources d'énergie dont un système a besoin pour produire de l'énergie. Il examine comment ces sources d'énergie interagissent les unes avec les autres à chaque étape du processus. En reprenant l'exemple d'un moteur d'automobile, chaque élément majeur du système (essence, pression et température) serait séparé et il serait déterminé à quel moment certains éléments et interactions provoqueraient des réactions différentes dans le moteur. Par exemple, les ingénieurs savent que lorsque l'essence est chauffée, ce qui est déclenché par le processus d'allumage de la voiture, elle se dilate et se consume pour donner au véhicule le pouvoir de se déplacer.

Dans une analyse thermodynamique, la performance d'un système mécanique est généralement caractérisée comme un processus qui est divisé en étapes spécifiques. Bien que les étapes séparées se construisent généralement les unes sur les autres, chacune est examinée pour déterminer comment elle contribue au fonctionnement du système et si elle affecte directement la quantité d'énergie générée par le système. À partir de ces étapes de processus, les ingénieurs développent un modèle mathématique probable qui peut être utilisé pour prédire les performances.

Les modèles mathématiques développés par les ingénieurs varieront en fonction du type de système mécanique évalué. La plupart impliquent des équations algébriques puisqu’une analyse thermodynamique porte souvent sur un ensemble de variables connues et inconnues. Plusieurs équations peuvent être créées afin d'expliquer l'inter-dynamique du système mécanique et ses sources d'énergie.