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Concept
Processus polytropique
Résumé
En thermodynamique, un processus polytropique est une transformation réversible impliquant un transfert thermique (échange de chaleur) partiel entre le système étudié et son extérieur.
La loi polytropique peut représenter diverses conditions de transformation. La loi de Laplace en est le cas particulier applicable aux transformations isentropiques (à entropie constante, c'est-à-dire adiabatiques, à échange de chaleur nul). Elle couvre également les transformations isobares (à pression constante), isothermes (à température constante) et isochores (à volume constant) ; elle revient alors aux diverses lois qui composent la loi des gaz parfaits.
La loi polytropique n'est en théorie applicable qu'aux gaz parfaits, sous l'hypothèse que leurs capacités thermiques sont constantes et en l'absence de réaction chimique. Elle offre cependant un modèle idéal de référence pour l'étude de procédés réels. Elle est utilisée dans l'étude des explosions. Elle sert dans l'établissement du rendement des compresseurs et des turbines. En astrophysique, un polytrope est une forme de matière dont l'équation d'état s'écrit sous la forme d'une loi polytropique.
Au cours d'une transformation quelconque réversible d'un gaz parfait, on a la relation suivante :
que l'on peut aussi exprimer sous les formes :
avec :
l'indice (ou coefficient, ou exposant) polytropique (en astrophysique, l'indice polytropique est le nombre tel que ) ;
la pression ;
le volume ;
la température.
La constante de la loi polytropique (différente d'une forme à l'autre) ne dépend que des conditions initiales de pression, température et volume de la transformation. Cette constante est positive quelle que soit la forme de la loi.
Les lois polytropiques ne sont valables que :
pour un système fermé ;
lors d'une transformation réversible ;
en l'absence de réaction chimique ;
pour un gaz parfait ;
si ne dépend pas de la température.
vignette|300px|Transformations polytropiques dans un diagramme de Clapeyron.Le point fixe a pour coordonnées et .
Source officielle
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