Qu'est-ce que le rendement thermique ?
Le rendement thermique (\(\eta\)) mesure l'efficacité avec laquelle un moteur thermique convertit l'énergie thermique (la chaleur fournie) en travail mécanique utile. Il s'agit d'un rapport sans dimension, souvent exprimé en pourcentage. Aucun moteur réel n'atteint 100 %, car une partie de la chaleur est toujours rejetée vers une source froide, conformément au deuxième principe de la thermodynamique.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez la chaleur fournie Qin (l'énergie apportée au moteur, par exemple par la combustion d'un carburant) et la chaleur rejetée Qout (l'énergie perdue vers le milieu environnant ou la source froide), toutes deux exprimées en joules. Le calculateur fournit le rendement sous forme de fraction et de pourcentage, ainsi que le travail net produit.
La formule expliquée
Le travail net produit correspond à la différence entre l'énergie entrante et l'énergie sortante :
$$\text{W}_{net} = \text{Q}_{in} - \text{Q}_{out}$$Le rendement représente la part de la chaleur fournie transformée en travail :
$$\eta = \frac{\text{W}_{net}}{\text{Q}_{in}} = 1 - \frac{\text{Q}_{out}}{\text{Q}_{in}}$$Multipliez le résultat par 100 pour l'exprimer en pourcentage.
Exemple concret
Supposons qu'un moteur absorbe 1000 J de chaleur et en rejette 600 J. On obtient alors
$$\text{W}_{net} = 1000 - 600 = 400 \text{ J}$$et
$$\eta = \frac{400}{1000} = 0{,}40 = 40\%$$Cela signifie que 40 % de la chaleur fournie se transforme en travail utile, tandis que 60 % est rejetée.
Questions fréquentes
Le rendement peut-il dépasser 100 % ? Non. Pour un moteur réel, \(\text{Q}_{out}\) est toujours supérieur à zéro, si bien que \(\eta\) reste toujours inférieur à 1 (100 %).
Quelles unités dois-je utiliser ? N'importe quelle unité d'énergie cohérente convient (joules, kJ, BTU), du moment que les deux valeurs sont exprimées dans la même unité — le rendement étant sans dimension.
Quel est le lien avec le rendement de Carnot ? Le rendement de Carnot \(\left(1 - \frac{\text{T}_{froid}}{\text{T}_{chaud}}\right)\) constitue le maximum théorique. Le rendement réel calculé ici à partir des chaleurs mesurées lui est toujours inférieur ou égal.
