Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2600 kJQL​ = 1560 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1560 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2600 kJQL = 1560 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2900 kJQL​ = 2320 kJW

Un moteur thermique reçoit 2900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2320 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2900 kJQL = 2320 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 25 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 3 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 25 °CQ̇L = 3 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 450 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 450 °C et une source froide à 25 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 450 °CTL = 25 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 550 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 3200 kJQL​ = 1568 kJW = 1632 kJ

Un moteur thermique reçoit 3200 kJ de chaleur d’une source à 550 °C, produit 1632 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 25 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 550 °CTL = 25 °CQH = 3200 kJW = 1632 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 28 °CTL = 4 °CQ̇L = 4 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 1040 kJ
  2. 2. η = 20 %
  3. 3. Q̇H = 3,399 kW
  4. 4. ηmax = 58,77 %
  5. 5. Sgen = 1,372 kJ/K
  6. 6. COPmax = 11,55

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