Dans ce module, nous commencerons par les définitions fondamentales du transfert d'énergie, y compris les définitions du transfert de travail et du transfert de chaleur. Nous montrerons également (à l'aide d'un exemple) comment les diagrammes d'état sont utiles pour expliquer les processus de transfert d'énergie. Nous disposons alors de tous les outils nécessaires pour définir la première loi de la thermodynamique, également appelée conservation de l'énergie. Votre deuxième devoir mettra l'accent sur ces principes et ces compétences.

Dans ce module, nous introduisons nos premiers concepts abstraits de propriétés thermodynamiques, notamment les chaleurs spécifiques, l'énergie interne et l'enthalpie. Il vous faudra un certain temps pour vous familiariser avec ce que ces propriétés représentent et comment nous les utilisons. Par exemple, l'énergie interne et l'enthalpie sont liées à la température et à la pression, mais il s'agit de deux propriétés thermodynamiques distinctes. L'un des concepts les plus difficiles de la thermodynamique consiste à relier les propriétés thermodynamiques indépendantes les unes aux autres. Nous devons devenir des experts de ces relations d'état pour réussir notre analyse des systèmes énergétiques. Il existe plusieurs approximations courantes, dont le modèle du gaz idéal, que nous utiliserons dans ce cours. La clé de la détermination des propriétés thermodynamiques est la pratique, la pratique, la pratique ! Faites autant d'exemples que possible.

Dans ce module, nous présentons l'application combinée de la conservation de la masse et de la conservation de l'énergie pour l'analyse des systèmes. Nous passerons également en revue les hypothèses communes pour les dispositifs de transfert d'énergie typiques, tels que les échangeurs de chaleur, les pompes et les turbines. Ensemble, ces composants formeront la base de toutes les centrales électriques utilisées dans le monde.

Dans ce module, nous abordons certains des systèmes les plus difficiles à analyser - les systèmes transitoires ou variables dans le temps. Tout système dans lequel le transfert d'énergie change en fonction du temps nécessite une analyse transitoire. Il s'agit non seulement de problèmes difficiles à analyser, mais aussi de systèmes difficiles à concevoir et à étudier. Parmi les problèmes transitoires importants, citons le démarrage d'une turbine à gaz ou d'un moteur à combustion interne. Ces transitoires font de plus en plus partie intégrante du réseau électrique en raison de l'introduction d'un plus grand nombre de sources d'énergie renouvelables, qui sont également plus intermittentes. Ce sont des sujets très pertinents et d'actualité pour le secteur de l'énergie stationnaire.

Dans ce module, nous présentons certains concepts de la deuxième loi de la thermodynamique. Nous n'aborderons qu'une petite partie du vaste matériel qui relève du thème de la seconde loi. Je vous encourage à explorer au-delà de notre matériel de cours des discussions très intéressantes sur les résultats de la deuxième loi, notamment l'entropie, l'échelle de température absolue et les cycles de Carnot. L'aspect le plus important pour notre cours est que la deuxième loi fournit une base pour définir les maximums et les minimums théoriques des processus. En utilisant ces limites, nous pouvons définir l'efficacité des appareils et des systèmes. Nous démontrons ces limites à l'aide d'exemples de centrales électriques de base. Un bon exercice "à emporter" consiste à appliquer ces limites à certains des appareils et systèmes que vous voyez tous les jours autour de vous.

Dans ce module, nous nous concentrons sur l'analyse approfondie d'une centrale électrique de Rankine. La centrale électrique de Rankine est la conception fondamentale pour la production d'énergie stationnaire lorsque le fluide de travail est l'eau (ou la vapeur) et que le vecteur énergétique est l'énergie nucléaire, le charbon, le gaz ou l'énergie solaire thermique. Nous apprenons également que les centrales électriques conventionnelles génèrent beaucoup de chaleur perdue ! La cogénération est un excellent moyen d'utiliser cette chaleur perdue. Pouvez-vous imaginer quelques façons de capturer la chaleur perdue et de l'utiliser de manière productive ? Vous pourriez alors créer votre prochaine entreprise durable sur le plan de l'environnement !

Dans ce module, nous abordons brièvement les vecteurs énergétiques, notamment les combustibles fossiles et les matériaux des batteries. Ces exposés mettent en évidence les propriétés thermodynamiques de ces vecteurs énergétiques et des matériaux de stockage qui rendent ces systèmes si attrayants et, en même temps, si difficiles à remplacer. Comme il s'agit du dernier module du cours, j'espère que vous avez apprécié cette introduction à la thermodynamique et que vous avez acquis de nouvelles compétences. Bonne chance pour toutes vos aventures dans le domaine des systèmes énergétiques !