Énergie mécanique fournie par une explosion motrice

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• E_m = Q et Q = m PC_m. • Pour une explosion : E_1 = m_1 PC_m. • Moteur à quatre temps : une explosion par cylindre tous les deux tours. • Puissance = énergie d'une explosion nombre d'explosions par seconde.

Le cours

1. Du carburant au travail du piston Dans un moteur à combustion interne, chaque cycle comporte la combustion très rapide (« explosion ») d'un mélange d'air et de carburant dans le cylindre. Les gaz chauds sous pression poussent le piston : une partie seulement de l'énergie thermique libérée Q devient de l'énergie mécanique E_m, transmise au vilebrequin. E_m = Q avec Q = m PC_m 2. Raisonner pour une explosion Pour une seule explosion, on part de la masse de carburant injectée m_1 : Q_1 = m_1 PC_m puis E_1 = Q_1. Exemple : m_1 = 40\,mg = 4,0 10^-5\,kg d'essence (PC_m = 43\,MJkg^-1) libère Q_1 = 4,0 10^-5 43 10^6 = 1\,720\,J ; avec = 0,30, E_1 516\,J. 3. De l'explosion à la puissance Dans un moteur à quatre temps, chaque cylindre produit une explosion tous les deux tours de vilebrequin. La puissance mécanique vaut l'énergie d'une explosion multipliée par le nombre d'explosions par seconde. Exemple : 4 cylindres à 3\,000\,trmin^-1, soit 50 tours par seconde, donnent 4 25 = 100 explosions par seconde et P 516 100 52\,kW. 4. Multiplier ou diviser par le rendement ? L'énergie mécanique est toujours une fraction de l'énergie libérée : on multiplie par (compris entre 0 et 1) pour passer de Q à E_m, et l'on divise par pour remonter de E_m à Q.

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