T12 - T13 - T14 Le mouvement perpétuel de l'oiseau
But: Illustration du Premier et du Second Principe de la thermodynamique à l'aide d'un mécanisme assez simple. |
Le mouvement perpétuel de l'oiseau
Dans les magasins de curiosités on trouve parfois un "oiseau buveur". L'appareil comporte un petit réservoir contenant un liquide qui s'évapore facilement. Par un capillaire, ce premier réservoir est relié à un second, de taille plus réduite et qui constitue la tête de l'oiseau. Ce second réservoir comporte un diverticule en forme de bec. L'ensemble peut pivoter autour d'un axe horizontal.
Le bec se termine
par un petit tampon que l'on peut humecter en le plongeant dans l'eau.
Après cette opération l'eau absorbée dans le tampon commence à s'évaporer.
L'énergie nécessaire est fournie par le réservoir supérieur, entraînant
une baisse de la température à ce niveau. La diminution du nombre de molécules
gazeuses par la condensation fait baisser la pression et monter le liquide
dans le capillaire. A mesure que l'évaporation progresse, le liquide atteint
le réservoir supérieur provoquant un déplacement du centre de gravité
du système au-delà du point d'appui (les pattes de l'oiseau) faisant que
l'ensemble bascule.
Le
bec rentre dans le récipient et s'humidifie à nouveau, ce qui fait monter
immédiatement la température du réservoir supérieur. De ce fait, la pression
du réservoir supérieur monte à nouveau, l'eau reflue vers le réservoir
inférieur et l'oiseau se redresse. Le cycle peut recommencer. D'où le
nom de "mouvement perpétuel".
T13 montre l'évolution de la pression et du volume pendant les phases différentes. T14 fait le même pour la température et l'entropie. Ceci permet d'établir une graphique pV et une graphique TS.
Les graphiques se présentent comme suit:
On voit que le système parcourt un cycle dont les points extrêmes sont A (le redressement) et B (le basculement). L'oiseau buveur agit en fait comme un moteur. La surface délimitée par le diagramme pV représente le travail fourni W. La surface délimitée par le diagramme TS représente la chaleur Q absorbée par le système. Notez que suivant le Premier Principe W = Q.
