L’analyse thermodynamique est utilisée par les ingénieurs pour évaluer comment l’énergie affecte les performances des systèmes mécaniques. Il utilise des modèles mathématiques pour déterminer les effets de différentes entrées d’énergie et de certaines sorties d’énergie résultant du fonctionnement d’une machine. Les ingénieurs développent des modèles pour illustrer les variables qui ont un impact direct sur le cycle énergétique du système. Les systèmes courants évalués avec ce type d’analyse sont les moteurs à combustion et les cycles à vapeur.
Une partie d’une analyse thermodynamique examine comment l’énergie se déplace dans un système mécanique, tel qu’un moteur. Il explique comment cette énergie fait fonctionner le système. Par exemple, le moteur à combustion d’un véhicule, l’énergie produite par la combustion de l’essence interagit avec les pièces du moteur, produisant la puissance nécessaire à la voiture ou au camion pour continuer à avancer. L’analyse tente d’expliquer le fonctionnement de ce processus.
Compte tenu de différentes valeurs d’entrée d’énergie, cette analyse peut être utilisée pour déterminer les plages de performances d’un système mécanique. Les modèles mathématiques sont construits pour établir certains paramètres ou lois. En termes simples, ces modèles expliquent comment si une quantité d’énergie x est introduite dans le système, il fonctionnera au niveau y. Les réponses potentielles sont également mesurées dans une analyse thermodynamique pour déterminer les limites de performance des systèmes.
Le processus analytique décompose et isole les différentes sources d’énergie dont un système a besoin pour produire de l’électricité. Il examine comment ces sources d’énergie interagissent les unes avec les autres à chaque étape du processus. En utilisant à nouveau l’exemple d’un moteur d’automobile, chaque élément majeur du système – comme l’essence, la pression et la température – serait séparé et il serait déterminé à quel point certains éléments et interactions provoqueraient des réactions différentes dans le moteur. Par exemple, les ingénieurs savent que lorsque l’essence est chauffée, ce qui est déclenché par le processus d’allumage de la voiture, elle se dilate et brûle pour fournir au véhicule la puissance de se déplacer.
Dans une analyse thermodynamique, la performance d’un système mécanique est généralement caractérisée comme un processus séparé en étapes spécifiques. Bien que les étapes distinctes s’appuient généralement les unes sur les autres, chacune est examinée pour déterminer comment elle contribue au fonctionnement du système et si elle affecte directement la quantité d’énergie générée par le système. À partir de ces étapes de processus, les ingénieurs développent un modèle mathématique probable qui peut être utilisé pour prédire les performances.
Les modèles mathématiques développés par les ingénieurs varient en fonction du type de système mécanique évalué. La plupart impliquent des équations algébriques car une analyse thermodynamique traite souvent d’un ensemble de variables connues et inconnues. Plusieurs équations peuvent être créées afin d’expliquer l’inter-dynamique du système mécanique et ses sources d’énergie.