Énergie mécanique

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L’étudiant/e n’aura aucun mal à quantifier l’énergie cinétique :

\begin{equation} E_{c} = \frac{1}{2} \ m \ C^2 \label{eq_energie_cinetique} \end{equation}

• où $E_{c}$ est l’énergie cinétique (J),
• $m$ la masse du corps (kg),
• et $C$ la vitesse (m s⁻¹).

On définit bien sûr de façon correspondante l’énergie cinétique spécifique :

\begin{equation} e_{c} \equiv \frac{E_{c}}{m} = \frac{1}{2} \ C^2 \label{def_energie_cinetique_specifique} \end{equation}

En thermodynamique, nous nous intéressons surtout aux variations d’énergie des fluides dans les machines. L’énergie cinétique des gaz varie de façon négligeable dans les moteurs à pistons/cylindres ; mais elle joue le rôle principal au sein des turboréacteurs, comme nous le verrons au chapitre 10 (Cycles moteurs à gaz) .

L’expression de l’énergie potentielle d’altitude ne devrait pas non plus faire sourciller l’étudiant/e :

\begin{align} E_p  &= m \ g \ z \\
e_p  &\equiv \frac{E_p}{m}  = g \ z \label{eq_energie_potentielle} \end{align}

• où $g$ est l’accélération gravitationnelle (usuellement 9,81 m s⁻²),
• et $z$ l’altitude par rapport au point de référence (m).

Nous montrerons que dans les machines, la variation de l’énergie potentielle d’altitude de l’air est toujours négligeable ; et que c’est souvent aussi le cas pour l’eau.

Énergie cinétique et potentielle d’altitude sont souvent rassemblées en un seul terme, nommé énergie mécanique : \begin{equation} e_{m} \equiv e_{c} + e_p = \frac{1}{2}C^2 + g \ z \label{def_energie_mecanique_specifique} \end{equation}