Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 900 kJQL​ = 495 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 495 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 900 kJQL = 495 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2000 kJQL​ = 1100 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1100 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2000 kJQL = 1100 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​η = 30%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 350 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 30 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 350 °CTL = 35 °Cη = 30%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -20 °C en extrayant 4,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -20 °CTH = 40 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 30 °CTL = 5 °CQ̇L = 3,5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 1000 °CT0​ = 25 °CTL​ = -5 °CERWQ̇H​ = 190 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 190 kW de chaleur d’une source à 1000 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -5 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 1000 °CT0 = 25 °CTL = -5 °CQ̇H = 190 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. W = 405 kJ
  2. 2. W = 900 kJ
  3. 3. ηII = 59,35 %
  4. 4. Q̇H = 5,567 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,3146 kW
  6. 6. Q̇L = 1301 kW

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