Comment l'entropie réchauffe l'air du temps
Justifications
pratiques d'un théorème censuré
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A
- Traquer les productions d'entropie: une vieille histoire
Monsieur
Jourdain faisait de la prose sans le savoir.
De la même
façon, un jour ou l'autre, sans le savoir, tout individu a des
occasions de chercher à réduire ses productions
d'entropie.
Avant même de savoir qu'on produisait de
l'entropie, quand on en produisait, on savait déjà que
les phénomènes mis en jeu envoyaient de la chaleur dans
l'air du temps..
Historiquement, les pionniers ont été
les mécaniciens toutes catégories.
Quand "ça
baigne dans l'huile", qu'il s'agisse d'une boîte à
vitesses ou de quelque autre mécanisme, ça veut dire
qu'on a réduit le plus possible les frottements, des
frottements qui tous produisent de la chaleur, une
chaleur qui finit par se retrouver dans la nature.
Une
transformation d'énergie mécanique en chaleur est une
dégradation d'énergie, autrement dit une production
d'entropie. et on a là un premier exemple où le bilan
d'une production d'entropie, c'est en fin de compte de la chaleur
perdue
dans l'air du temps.
Pour un skieur, pour un cycliste, comme
pour un avion ou encore un bateau, la recherche du meilleur profil
aérodynamique ou hydrodynamique a pour but de réduire
la résistance à l'avancement, qui transforme en chaleur
une partie de l'énergie cinétique de ce qui se déplace.
Même chose quand un automobiliste réduit sa vitesse pour
réduire sa consommation d'essence.
On retrouve aussi,
dans tous les exemples précédents des
transformations d'énergie mécanique en chaleur, une
chaleur qui finit toujours par se retrouver dans l'air qui nous
entoure.
Un
autre cas est celui de la transformation d'énergie électrique
en chaleur. En dehors des chauffages électriques, on réduit
dans toute la mesure du possible l'effet Joule et, en général,
tout ce qui produit de la chaleur, que ce soit dans les moteurs
électriques, les chaines hi fi, l'informatique, etc., tout
simplement pour avoir des appareils moins gourmands en énergie.
La
transformation d'énergie électrique en chaleur est
aussi une production d'entropie. Elle a encore pour effet de chauffer
l'air du temps, preuve en est dans les ventilateurs de
refroidissement qui sont parfois utilisés.
Dans ce
domaine aussi, on fait la chasse aux productions d'entropie pour les
réduire au maximum, surtout lorsque l'énergie est
l'énergie relativement coûteuse des appareils alimentés
par piles.
B
- ( Bon à censurer: ) la majeure partie de l'énergie
consommée par un radiateur électrique sert à
chauffer l'air du temps
Le
raisonnement est pourtant évident:
Pour un même
chauffage fourni, un radiateur électrique consomme environ
quatre fois plus d'énergie électrique qu'une pompe à
chaleur.
Quand il consomme quatre joules d'énergie
électrique, un
radiateur électrique se comporte donc comme une pompe à
chaleur qui utiliserait un joule pour son fonctionnement normal et
qui utiliserait les trois joules restants pour chauffer directement
l'air du temps.
Pour
cette raison, les chauffages électriques eux-mêmes
cèdent un peu de terrain aux pompes à chaleur, ça
veut dire que, dans ce domaine là aussi, la chasse au
gaspillage revient à traquer les productions d'entropie.
C
- Le théorème interdit:
Dans
un milieu ambiant à la température uniforme Ta, (en
kelvins), produire une entropie S (en joules/kelvin) revient à
envoyer une quantité de chaleur Ta . S (en joules) dans l'air
du temps.
D
- La cogénération: pour éviter de chauffer l'air
du temps
On
produit de l'entropie quand on transforme de l'énergie
mécanique ou électrique en chaleur, mais on
en produit aussi chaque fois que deux objets présentant des
écarts de température échangent de la chaleur.
Plus l'écart de température est grand, plus la
production d'entropie est importante.
Tous
les chauffages traditionnels sont de gros producteurs d'entropie.
Ceci est dû au très grand écart de température
entre le corps qui fournit la chaleur, c'est à dire la flamme
de la chaudière, et celui qui en fin de compte reçoit
cette chaleur, c'est à dire l'appartement. La température
des gaz de la flamme décroît à partir de 1600°C
environ à mesure que les gaz perdent leur chaleur.
Etant
de gros producteurs d'entropie, on
peut en déduire, d'après le théorème
interdit, qu'une bonne partie des ressources consommées sert,
là aussi à chauffer l'air du temps, et qu'on pourrait
en faire l'économie en s'y prenant différemment.
Ceci
est facile à vérifier.
Nos centrales nucléaires
ont un rendement de 33%. Ca veut dire que, sur trois joules produits
par la réaction en chaîne, un seul se retrouve
finalement sous la forme d'énergie électrique, les deux
autres vont réchauffer l'air du temps. On retrouve d'abord la
conclusion déjà vue concernant le chauffage par
radiateur électrique.
La cogénération
est un chauffage à faible production d'entropie. A partir des
centrales nucléaires, elle consisterait à leur faire
produire de l'eau suffisamment chaude pour pouvoir être
utilisée pour le chauffage urbain. La cogénération
permet donc de chauffer des maisons à la place de l'air du
temps. C'est relié au fait qu'elle fournit un chauffage à
faible production d'entropie.
D'autre part, si on remplace par
exemple une chaudière à mazout par un cogénérateur
diesel, on peut espérer obtenir sans problème un
rendement de 33% en production d'électricité.
Pour
avoir le même chauffage dans la maison, au lieu de 100 joules
fournis par le mazout, il faudra en consommer 150, sur lesquels 100
se retrouveront dans la maison, et 50 seront envoyés dans le
réseau électrique.
Ces 50 joules envoyés
dans le réseau électrique peuvent remplacer 50 joules
fournis par une centrale nucléaire. Mais,
contrairement à la centrale nucléaire dans son
fonctionnement actuel, ils n'auront pas occasionné l'envoi de
100 joules de chaleur dans la nature.
Là encore, la
cogénération, chauffage à faible production
d'entropie, permet de consommer moins de ressources énergétiques
et d'envoyer moins de chaleur dans l'air du temps.
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- 2007-10