Physique de la conversion d'énergie / Rax, Jean-Marcel

Public ISBD Titre : Physique de la conversion d'énergie Type de document : texte imprimé Auteurs : Rax, Jean-Marcel Editeur : Paris : EDP sciences,CNRS éd. Année de publication : 2015 Importance : 1 vol.(339 p.) Présentation : ill., couv. ill. en coul. Format : 23 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-7598-0792-5 Note générale : 978-2-7598-0792-5 Langues : Anglais (eng) Catégories : Physique Mots-clés : physique Energie : Conversion Physique de la conversion conversion d'énergie Index. décimale : 621.31 Production,transformation,accumulation,transport d'énergie électrique Résumé : Les gradients des variables thermodynamiques intensives, potentiels mécanique et électrique, pression, température et potentiel chimique, constituent des écarts à l'équilibre thermodynamique permettant d'extraire du travail de notre environnement. Les processus de conversion d'énergie utilisant ces sources d'énergies libres sont accompagnés d une production d entropie qui dégrade l'efficacité de conversion. Cet ouvrage de Physique de la conversion d énergie est issu de plusieurs cours enseignés en France et à l étranger, principalement en M1 et M2 à la Faculté des sciences d'Orsay et à l'École Polytechnique. Il est articulé autour de deux axes principaux : l'étude des concepts et méthodes de la physique des processus irréversibles, orientée vers l identification et l'analyse des mécanismes de production d'entropie ; la description et l'analyse physique des principes et limitations des générateurs magnétohydrodynamiques, thermoélectriques, thermoïoniques, photovoltaïques et électrochimiques. Ce livre vise à offrir aux étudiants de nos facultés, aux élèves de nos écoles et aux chercheurs de nos instituts, une monographie permettant d aborder les questions de l'efficacité et du rendement des systèmes de conversion d'énergie dans la continuité des cursus de physique appliquée, de physique fondamentale, ou d'ingénierie généraliste, aux niveaux M1-M2-D. Note de contenu : Sommaire P. 5. 1 Conversion et dissipation P. 5. 1.1 Conservation et conversion P. 5. 1.1.1 Structure de la matière P. 10. 1.1.2 Hiérarchie des énergies P. 13. 1.1.3 Exemples éolien et hydraulique P. 16. 1.1.4 Conversion directe P. 23. 1.2 Collisions, fluctuations et transport P. 24. 1.2.1 Flux moléculaires P. 26. 1.2.2 Section efficace P. 34. 1.2.3 FLux collisionnels P. 40. 1.2.4 Équation de Fokker-Planck phénoménologique P. 43. 1.2.5 Introduction au transport P. 55. 2 Énergie et entropie P. 55. 2.1 Conservation et évolution P. 55. 2.1.1 Représentations énergétique et entropique P. 61. 2.1.2 Principes de conservation et d'évolution P. 69. 2.2 Facteurs de Boltzamann et Gibbs P. 70. 2.2.1 Équilibres canoniques P. 76. 2.2.2 Électrons et photons P. 80. 2.2.3 Potentiels chimiques des gaz idéaux P. 85. 3 Évolutions markoviennes P. 85. 3.1 Processus markoviens P. 85. 3.1.1 Échelles structurelles et dynamiques P. 88. 3.1.2 Systèmes markoviens canoniques P. 93. 3.2 Conversion d'énergie et transitions P. 93. 3.2.1 Échange et production d'entropie P. 94. 3.2.2 Machine markovienne ditherme P. 97. 3.3 Équations cinétiques P. 97. 3.3.1 Équation de Boltzmann P. 99. 3.3.2 Équations de Fokker-Planck canoniques P. 103. 3.3.3 Introduction à la réactivité P. 111. 4 Flux dissipatifs P. 111. 4.1 Flux et forces thermodynamiques P. 111. 4.1.1 Flux d'extensités et gradients d'intensités P. 115. 4.1.2 Échange et production d'entropie P. 118. 4.1.3 Coefficients cinétiques linéaires P. 124. 4.2 Conversion d'énergie et transport linéaire P. 124. 4.2.1 Conversion et transport actif P. 127. 4.2.2 Machine linéaire ditherme P. 131. 5 Machines thermiques et chimiques P. 132. 5.1 Machines de Carnot P. 132. 5.1.1 Cycle de Carnot P. 133. 5.1.2 Rendement de Carnot P. 137. 5.2 Machines de Van't Hoff P. 137. 5.2.1 Cycle de Van't Hoff P. 138. 5.2.2 Rendement de Van't Hoff P. 140. 5.3 Machines endoréversibles P. 142. 5.3.1 Machines thermiques endoréversibles P. 145. 5.3.2 Cycle exoréversible à régénération P. 148. 5.3.3 Machines chimiques endoréversibles P. 149. 5.4 Cycles chimique et thermique équivalents P. 155. 6 Conversion magnétohydrodynamique P. 155. 6.1 Conversion électrohydrodynamique P. 156. 6.1.1 Modèle de Townsend des décharges P. 161. 6.1.2 Générateurs électrohydrodynamiques P. 163. 6.1.3 Efficacité de conversion EHD P. 167. 6.2 Modèle d'Alfven-Saha des plasmas P. 167. 6.2.1 Hautes températures P. 170. 6.2.2 Loi de Saha P. 172. 6.2.3 Diffusion magnétique P. 174. 6.3 Couplage magnétohydrodynamique P. 174. 6.3.1 Dérive d'entraînement P. 178. 6.3.2 Magnétohydrodynamique P. 179. 6.3.3 Loi d'Ohm P. 182. 6.4 Convertisseurs Hall et Faraday P. 182. 6.4.1 Courants Hall et Faraday P. 186. 6.4.2 Extraction MHD d'enthalpie P. 191. 7 Conversion thermoïonique P. 193. 7.1 Modèles de Lorentz-Sommerfeld des métaux P. 193. 7.1.1 Surfaces des métaux P. 198. 7.1.2 Potentiels de Galvani et Volta P. 205. 7.2 Relation de Richardson-Dushman P. 205. 7.2.1 Modèle d'équilibre P. 207. 7.2.2 Modèle cinétique P. 208. 7.2.3 Doubles couches P. 212. 7.2.4 Caractéristiques thermoïoniques P. 218. 7.3 Diodes de Langmuir et Schottky P. 218. 7.3.1 Régime de Langmuir P. 226. 7.3.2 Régime de Schottky P. 235. 8 Conversion thermoélectrique P. 236. 8.1 Modèle classique des semiconducteurs P. 236. 8.1.1 Semiconducteurs intrinsèques P. 241. 8.1.2 Semiconducteurs dopés P. 244. 8.2 Effets thermoélectriques P. 244. 8.2.1 Effets Peltier et Seebeck P. 247. 8.2.2 Modèle cinétique P. 252. 8.2.3 Effet Thomson P. 254. 8.3 Machines thermoélectriques P. 255. 8.3.1 Générateur Seebeck P. 260. 8.3.2 Réfrigérateur Peltier P. 262. 8.3.3 Matériaux thermoélectriques P. 267. 9 Conversion photovoltaïque P. 269. 9.1 Modèle de Planck du rayonnement thermique P. 269. 9.1.1 Luminance du corps noir P. 272. 9.1.2 Conservation de l'étendue optique P. 275. 9.1.3 Entropie et concentration du rayonnement P. 279. 9.2 Conversion photovoltaïque P. 279. 9.2.1 Efficacité de Landsberg P. 281. 9.2.2 Cellule à deux niveaux P. 284. 9.2.3 Cellule à gap P. 288. 9.3 Jonction P-N photovoltaïque P. 288. 9.3.1 Jonction P-N à l'équilibre P. 292. 9.3.2 Jonction P-N illuminée P. 295. 9.3.3 Relation de Shockley P. 303. 10 Conversion électrochimique P. 305. 10.1 Modèle de Nernst de l'équilibre redox P. 305. 10.1.1 Équilibre de Nernst P. 309. 10.1.2 Interface métal-solution P. 312. 10.1.3 Machines électrochimiques P. 314. 10.2 Surtensions et polarisations P. 316. 10.2.1 Surtension d'activation P. 320. 10.2.2 Concentration et conduction P. 324. 10.3 Piles à hydrogène P. 325. 10.3.1 Oxydation de l'hydrogène P. 327. 10.3.2 Surtensions, convection et diffusion P. 333. 10.3.3 Conversion et stockage de l'énergie Côte titre : Fs/15815-15819 Physique de la conversion d'énergie [texte imprimé] / Rax, Jean-Marcel . - Paris : EDP sciences,CNRS éd., 2015 . - 1 vol.(339 p.) : ill., couv. ill. en coul. ; 23 cm. ISBN : 978-2-7598-0792-5 978-2-7598-0792-5 Langues : Anglais (eng) Catégories : Physique Mots-clés : physique Energie : Conversion Physique de la conversion conversion d'énergie Index. décimale : 621.31 Production,transformation,accumulation,transport d'énergie électrique Résumé : Les gradients des variables thermodynamiques intensives, potentiels mécanique et électrique, pression, température et potentiel chimique, constituent des écarts à l'équilibre thermodynamique permettant d'extraire du travail de notre environnement. Les processus de conversion d'énergie utilisant ces sources d'énergies libres sont accompagnés d une production d entropie qui dégrade l'efficacité de conversion. Cet ouvrage de Physique de la conversion d énergie est issu de plusieurs cours enseignés en France et à l étranger, principalement en M1 et M2 à la Faculté des sciences d'Orsay et à l'École Polytechnique. Il est articulé autour de deux axes principaux : l'étude des concepts et méthodes de la physique des processus irréversibles, orientée vers l identification et l'analyse des mécanismes de production d'entropie ; la description et l'analyse physique des principes et limitations des générateurs magnétohydrodynamiques, thermoélectriques, thermoïoniques, photovoltaïques et électrochimiques. Ce livre vise à offrir aux étudiants de nos facultés, aux élèves de nos écoles et aux chercheurs de nos instituts, une monographie permettant d aborder les questions de l'efficacité et du rendement des systèmes de conversion d'énergie dans la continuité des cursus de physique appliquée, de physique fondamentale, ou d'ingénierie généraliste, aux niveaux M1-M2-D. Note de contenu : Sommaire P. 5. 1 Conversion et dissipation P. 5. 1.1 Conservation et conversion P. 5. 1.1.1 Structure de la matière P. 10. 1.1.2 Hiérarchie des énergies P. 13. 1.1.3 Exemples éolien et hydraulique P. 16. 1.1.4 Conversion directe P. 23. 1.2 Collisions, fluctuations et transport P. 24. 1.2.1 Flux moléculaires P. 26. 1.2.2 Section efficace P. 34. 1.2.3 FLux collisionnels P. 40. 1.2.4 Équation de Fokker-Planck phénoménologique P. 43. 1.2.5 Introduction au transport P. 55. 2 Énergie et entropie P. 55. 2.1 Conservation et évolution P. 55. 2.1.1 Représentations énergétique et entropique P. 61. 2.1.2 Principes de conservation et d'évolution P. 69. 2.2 Facteurs de Boltzamann et Gibbs P. 70. 2.2.1 Équilibres canoniques P. 76. 2.2.2 Électrons et photons P. 80. 2.2.3 Potentiels chimiques des gaz idéaux P. 85. 3 Évolutions markoviennes P. 85. 3.1 Processus markoviens P. 85. 3.1.1 Échelles structurelles et dynamiques P. 88. 3.1.2 Systèmes markoviens canoniques P. 93. 3.2 Conversion d'énergie et transitions P. 93. 3.2.1 Échange et production d'entropie P. 94. 3.2.2 Machine markovienne ditherme P. 97. 3.3 Équations cinétiques P. 97. 3.3.1 Équation de Boltzmann P. 99. 3.3.2 Équations de Fokker-Planck canoniques P. 103. 3.3.3 Introduction à la réactivité P. 111. 4 Flux dissipatifs P. 111. 4.1 Flux et forces thermodynamiques P. 111. 4.1.1 Flux d'extensités et gradients d'intensités P. 115. 4.1.2 Échange et production d'entropie P. 118. 4.1.3 Coefficients cinétiques linéaires P. 124. 4.2 Conversion d'énergie et transport linéaire P. 124. 4.2.1 Conversion et transport actif P. 127. 4.2.2 Machine linéaire ditherme P. 131. 5 Machines thermiques et chimiques P. 132. 5.1 Machines de Carnot P. 132. 5.1.1 Cycle de Carnot P. 133. 5.1.2 Rendement de Carnot P. 137. 5.2 Machines de Van't Hoff P. 137. 5.2.1 Cycle de Van't Hoff P. 138. 5.2.2 Rendement de Van't Hoff P. 140. 5.3 Machines endoréversibles P. 142. 5.3.1 Machines thermiques endoréversibles P. 145. 5.3.2 Cycle exoréversible à régénération P. 148. 5.3.3 Machines chimiques endoréversibles P. 149. 5.4 Cycles chimique et thermique équivalents P. 155. 6 Conversion magnétohydrodynamique P. 155. 6.1 Conversion électrohydrodynamique P. 156. 6.1.1 Modèle de Townsend des décharges P. 161. 6.1.2 Générateurs électrohydrodynamiques P. 163. 6.1.3 Efficacité de conversion EHD P. 167. 6.2 Modèle d'Alfven-Saha des plasmas P. 167. 6.2.1 Hautes températures P. 170. 6.2.2 Loi de Saha P. 172. 6.2.3 Diffusion magnétique P. 174. 6.3 Couplage magnétohydrodynamique P. 174. 6.3.1 Dérive d'entraînement P. 178. 6.3.2 Magnétohydrodynamique P. 179. 6.3.3 Loi d'Ohm P. 182. 6.4 Convertisseurs Hall et Faraday P. 182. 6.4.1 Courants Hall et Faraday P. 186. 6.4.2 Extraction MHD d'enthalpie P. 191. 7 Conversion thermoïonique P. 193. 7.1 Modèles de Lorentz-Sommerfeld des métaux P. 193. 7.1.1 Surfaces des métaux P. 198. 7.1.2 Potentiels de Galvani et Volta P. 205. 7.2 Relation de Richardson-Dushman P. 205. 7.2.1 Modèle d'équilibre P. 207. 7.2.2 Modèle cinétique P. 208. 7.2.3 Doubles couches P. 212. 7.2.4 Caractéristiques thermoïoniques P. 218. 7.3 Diodes de Langmuir et Schottky P. 218. 7.3.1 Régime de Langmuir P. 226. 7.3.2 Régime de Schottky P. 235. 8 Conversion thermoélectrique P. 236. 8.1 Modèle classique des semiconducteurs P. 236. 8.1.1 Semiconducteurs intrinsèques P. 241. 8.1.2 Semiconducteurs dopés P. 244. 8.2 Effets thermoélectriques P. 244. 8.2.1 Effets Peltier et Seebeck P. 247. 8.2.2 Modèle cinétique P. 252. 8.2.3 Effet Thomson P. 254. 8.3 Machines thermoélectriques P. 255. 8.3.1 Générateur Seebeck P. 260. 8.3.2 Réfrigérateur Peltier P. 262. 8.3.3 Matériaux thermoélectriques P. 267. 9 Conversion photovoltaïque P. 269. 9.1 Modèle de Planck du rayonnement thermique P. 269. 9.1.1 Luminance du corps noir P. 272. 9.1.2 Conservation de l'étendue optique P. 275. 9.1.3 Entropie et concentration du rayonnement P. 279. 9.2 Conversion photovoltaïque P. 279. 9.2.1 Efficacité de Landsberg P. 281. 9.2.2 Cellule à deux niveaux P. 284. 9.2.3 Cellule à gap P. 288. 9.3 Jonction P-N photovoltaïque P. 288. 9.3.1 Jonction P-N à l'équilibre P. 292. 9.3.2 Jonction P-N illuminée P. 295. 9.3.3 Relation de Shockley P. 303. 10 Conversion électrochimique P. 305. 10.1 Modèle de Nernst de l'équilibre redox P. 305. 10.1.1 Équilibre de Nernst P. 309. 10.1.2 Interface métal-solution P. 312. 10.1.3 Machines électrochimiques P. 314. 10.2 Surtensions et polarisations P. 316. 10.2.1 Surtension d'activation P. 320. 10.2.2 Concentration et conduction P. 324. 10.3 Piles à hydrogène P. 325. 10.3.1 Oxydation de l'hydrogène P. 327. 10.3.2 Surtensions, convection et diffusion P. 333. 10.3.3 Conversion et stockage de l'énergie Côte titre : Fs/15815-15819

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