Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4800 kJQL​ = 3600 kJW

Un moteur thermique reçoit 4800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3600 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4800 kJQL = 3600 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1700 kJQL​ = 1105 kJW

Un moteur thermique reçoit 1700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1105 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1700 kJQL = 1105 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 2000 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 2000 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 500 °CTL = 40 °CQH = 2000 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 700 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 48%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 700 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 48 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 700 °CTL = 30 °Cη = 48%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 11,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 11,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 60 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = -5 °CηII = 60%Q̇H = 11,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 35 °CTL = 5 °CQ̇L = 1 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. η = 25 %
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. Wmax = 1190 kJ
  4. 4. ηII = 69,72 %
  5. 5. Ẇ = 1,694 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,1079 kW

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