Une turbine est un type de moteur qui peut extraire de l’énergie d’un fluide, tel que l’eau, la vapeur, l’air ou les gaz de combustion. Il possède une série de lames, généralement en acier mais parfois en céramique, qui peuvent résister à des températures plus élevées. Le fluide entre dans une extrémité, poussant les lames et les faisant tourner, puis est éjecté de l’autre extrémité. Le fluide quitte le moteur avec moins d’énergie qu’il n’y en avait, une partie de la différence est captée par la turbine.
Les turbines sont au cœur de la civilisation, car pratiquement toutes les formes d’énergie électrique sont générées par elles. Quand les gens parlent d’énergie au charbon, d’énergie nucléaire, d’énergie hydrothermale, etc., ils font référence à l’utilisation d’une source d’énergie pour agiter un gaz qui entraîne ensuite les pales et génère de l’énergie. C’est l’un des types de moteurs les plus courants, où un moteur est simplement défini comme quelque chose qui prend une entrée et génère une sortie. Avec les moteurs thermiques et les moteurs, les turbines constituent la grande majorité des machines dynamiques.
Les turbines à gaz sont l’un des types les plus flexibles et elles sont utilisées pour alimenter une variété de machines mobiles au-delà d’une certaine taille, les jets étant l’application la plus connue. Même la navette spatiale en utilise un pour combiner le carburant à des taux énormes. Parce qu’elles peuvent tourner à des vitesses extrêmes, les turbines à gaz permettent d’emballer une énorme quantité d’énergie dans un espace relativement petit. Un moteur typique de ce type fonctionne entre 3,000 10,000 et 100,000 500,000 tr/min, et les variantes plus petites peuvent monter au-dessus de 100 XNUMX tr/min. Une boîte d’allumettes de construction récente tourne à XNUMX XNUMX tr/min et génère XNUMX watts. Les scientifiques veulent les pousser à fonctionner à un million de tr/min ou plus, mais rendre cela possible sans faire fondre l’assemblage peut être délicat.
Pour extraire la plus grande efficacité des turbines, elles sont souvent enchaînées entre elles. Cela peut conduire à des niveaux d’efficacité de 60% ou plus, ce qui est assez étonnant dans le monde de la thermodynamique. Comprendre le fonctionnement de ces moteurs en détail est du ressort des ingénieurs mécaniciens, bien que quiconque travaille avec des machines en connaisse probablement les bases.