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LES PRINCIPES DES MOTEURS THERMIQUES.

Il est intéressant d’analyser d’un peu plus près le mécanisme de la production du travail.

Supposons d’abord qu’aucune force résistante n’agisse sur l’arbre de la manivelle. La barre s’allongera et se raccourcira alors librement. À chaque température, elle aura (par la définition même de la température) une énergie cinétique moléculaire déterminée, mais aussi des dimensions géométriques complètement déterminées, auxquelles correspond une énergie potentielle élastique bien déterminée. En un mot, l’énergie interne est une fonction déterminée de la seule température : et, comme il n’y a pas de travail échangé entre la barre et l’extérieur, les quantités de chaleur qu’elle cède à l’extérieur au cours d’un refroidissement sont exactement égales à celles qu’elle a reçues, dans les mêmes intervalles de température, au cours de l’échauffement antérieur.

Appliquons maintenant sur l’arbre de la manivelle le couple résistant, qui doit absorber du travail. Il transmet à la barre, par la manivelle, une force longitudinale de compression dans les phases d’allongement (chauffage) et de traction dans les phases de raccourcissement (refroidissement). Les dimensions de la barre, et par conséquent son énergie potentielle élastique, ne sont plus déterminées par la seule température ; il n’existe plus un rapport fixe entre les deux formes d’énergie interne : cinétique moléculaire et potentielle de cohésion.

Par l’intermédiaire de la seconde, l’énergie interne globale $\mathrm {U} ,$ qui est la somme des deux, devient une fonction, non plus seulement de la température $\mathrm {T} ,$ mais aussi de la longueur $l,$ de la barre, laquelle peut être écrite

$l=\mathrm {L} +\lambda ,$

en mettant en évidence la longueur $\mathrm {L}$ que prend la barre à la température $\mathrm {T}$ lorsqu’elle n’est soumise à aucune force. Cette longueur $\mathrm {L}$ étant elle-même une fonction déterminée de la température, on pourra écrire

$\mathrm {U} =f(\mathrm {T} ,\lambda ),$

Pour que la machine fonctionne sans coincements, les deux températures extrêmes $\mathrm {T} _{1}$ et $\mathrm {T} _{2}$ doivent être choisies de telle façon que $\lambda _{1}=\lambda _{2}=0$ aux deux points morts de la manivelle. Entre ces deux valeurs nulles, $\lambda$ est constamment négatif dans la phase