Un moteur thermique délivre de l’énergie mécanique (c’est-à-dire un travail) à partir de la chaleur, produite le plus souvent par la combustion d’un carburant (essence, kérosène, charbon ou encore hydrogène). Cette énergie mécanique servira aussi bien à propulser une automobile, à faire voler un avion, qu’à entraîner un alternateur produisant du courant électrique. Son rendement, c’est-à-dire le travail qu’il fournit par rapport à la quantité de chaleur qu’il consomme, est de l’ordre de 30 %.[...]
Production et transport de chaleur par un fluide
La chaleur peut être produite à l’extérieur du moteur. On parle alors de moteur à combustion externe comme la machine à vapeur ou la turbine à vapeur. La chaleur peut être produite directement dans le moteur. On parle alors de moteur à combustion interne.
En combustion externe, la chaleur transforme d’abord de l’eau en vapeur. La vapeur surchauffée est ensuite introduite sous haute pression dans le moteur. En combustion interne, les solutions diffèrent selon les types de moteurs, mais le principe général de transformation de la chaleur en travail reste le même. Il est le suivant : premier temps ou admission, qui consiste à introduire[...]
La conversion de la chaleur en force
Pour tirer profit de ces fluides sous haute pression (vapeur d’eau ou gaz brulés), 2 solutions sont possibles. La première consiste à enfermer cette vapeur ou ces gaz dans une enceinte, le cylindre, dont l’une des parois est mobile, le piston. Ce dernier se trouvera ainsi violemment repoussé lors de la détente. La seconde est de laisser s’échapper cette vapeur ou ces gaz par un orifice plus ou moins grand. Ce fluide chaud, expulsé sous pression, donc à très[...]
Le mouvement de rotation
Pour la turbine l’obtention du mouvement de rotation est immédiate. En effet, elle est composée de roues (disques) avec, à leur périphérie, des aubes. Ces roues sont fixées sur un arbre qui est ainsi directement entraîné en rotation.
Pour le moteur à piston, un dispositif, le système « bielle-manivelle », est nécessaire pour convertir[...]
La répétition du cycle
La turbine est un moteur à flux continu. Les temps admission, compression, détente et échappement s’effectuent naturellement l’un après l’autre au fur et à mesure où l’air s’écoule dans un moteur à turbine. Le moteur à piston (à vapeur ou à explosion, à 2 ou 4 temps) est à flux discontinu. Les temps se font dans une même enceinte (le cylindre). Il faut donc y introduire l’air, le mélange air-carburant ou la vapeur, puis fermer l’enceinte[...]
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