QCM : Cycles thermodynamiques des moteurs (15 questions)

Explication

Après la détente isotherme, le cycle poursuit par une détente adiabatique réversible qui abaisse la température jusqu’à $T_f$. La compression adiabatique inverse le sens du travail, l’étape isotherme conserve la température, et le rejet thermique a lieu pendant la compression isotherme de 3 à 4.

Explication

Le rendement maximal d’un moteur est appelé rendement de Carnot. Le rendement indiqué et le rendement mécanique désignent d’autres notions de rendement, tandis que Beau de Rochas est le nom d’un autre cycle.

Explication

Après la combustion à volume constant, le cycle comporte une détente adiabatique réversible jusqu’à $V_{\max}$. La compression jusqu’à $V_{\min}$ précède la combustion, tandis que le refroidissement isochore est l’étape finale, de 4 à 1.

Explication

Le taux est défini par $\alpha=\frac{V_{\max}}{V_{\min}}$ ; ici, $\alpha=\frac{600}{60}=10$. La valeur $0{,}1$ inverse le rapport, $540$ est la différence des volumes et $60$ ne résulte pas de la formule.

Explication

Le rapport est défini par $a = \frac{P_1}{P_2}$, donc $a = \frac{120}{600} = 0{,}2$. La valeur 5 inverse le rapport, 480 correspond à la différence des pressions, et 0,25 ne résulte pas des pressions données.

Explication

Après la compression initiale, le cycle comporte une détente isobare, une détente adiabatique jusqu’à P4 = P1, puis une compression isobare jusqu’à V1. L’option « détente adiabatique de 2 à 3 » intervertit les types d’étapes, « compression adiabatique » inverse le sens de la transformation, et « détente isochore » attribue un processus incorrect à l’étape 2 à 3.

Explication

Le cycle de Brayton-Joule représente le cycle idéal d’une turbine à gaz, notamment d’un moteur à réaction. Le cycle de Lenoir est associé au premier moteur à combustion interne à deux temps, tandis que Beau de Rochas et Otto désignent des cycles de moteurs alternatifs.

Explication

Le cycle à double combustion conserve la combustion isochore de 2 à 3 du cycle Beau de Rochas, puis ajoute la combustion isobare de 3 à 4 du cycle Diesel. L’inversion des types échange ces étapes, tandis que les choix « deux combustions isobares » et « deux combustions isochores » suppriment l’une des deux contributions.

Explication

Le rapport défini est $a = \frac{V_{\max}}{V_{\min}}$; ici, $a = \frac{600}{50} = 12$. $\frac{1}{12}$ inverse le rapport, 550 provient d’une soustraction et la définition de $a$ ne fait pas intervenir $V_3$.

Explication

Entre 3 et 4, le cycle de Stirling comporte une compression isotherme à $T_f$. Le refroidissement isochore se déroule de 2 à 3, la détente isotherme de 1 à 2 et le chauffage isochore de 4 à 1.

Explication

Comme le moteur Stirling n’échange pas de gaz avec l’environnement extérieur, il convient aux milieux pollués ou aux situations où il faut éviter toute contamination. Le faible bruit, l’absence de soupapes et les faibles contraintes mécaniques sont des caractéristiques distinctes, mais ne sont pas le principe qui répond directement à cette contrainte.

Explication

Après A–B, le cycle enchaîne la détente adiabatique réversible B–C jusqu’à $P_1$, la compression isobare C–D à $P_1$, puis la compression adiabatique réversible D–A jusqu’à $P_2$. Les distracteurs confondent détente et compression, attribuent la mauvaise pression à l’étape isobare ou intervertissent l’ordre des transformations.

Explication

Le cycle à double turbine comprend B–C’ par détente adiabatique réversible jusqu’à $P_3$, C’–B’ par détente isobare à $P_3$, puis B’–C’’ par détente adiabatique réversible jusqu’à $P_1$. Les autres réponses omettent l’étage intermédiaire, en inversent l’ordre ou remplacent une détente isobare par une compression.

Explication

Après le chauffage à volume constant, le cycle prévoit une détente adiabatique réversible jusqu’à ce que la pression retrouve P₁, puis une compression isobare jusqu’à V₁. La compression adiabatique inverse le sens de la première étape, tandis que les autres choix attribuent le mauvais type de transformation ou inversent leur ordre.

Explication

Le cycle simple de Rankine constitue le cycle théorique d’une installation motrice à vapeur idéale. Le cycle de Brayton concerne les turbines à gaz, Lenoir est un cycle de moteur à combustion, et la variante à deux turbines ne désigne pas le cycle simple demandé.