Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7,59 kWẆ = 2,3 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 7,59 kW tandis que son compresseur consomme 2,3 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 7,59 kWẆ = 2,3 kW
Q̇H = kW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 4,14 kWẆ = 1,8 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 4,14 kW tandis que son compresseur consomme 1,8 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 4,14 kWẆ = 1,8 kW
COPR =
3.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 600 °C et une source froide à 30 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 600 °CTL = 30 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 400 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​η = 41%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 400 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 41 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 400 °CTL = 35 °Cη = 41%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 850 °CT0​ = 27 °CTL​ = -20 °CERWQ̇H​ = 20 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 20 kW de chaleur d’une source à 850 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -20 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 850 °CT0 = 27 °CTL = -20 °CQ̇H = 20 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 2 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 4 kW de chaleur à un système de chauffage à 20 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 2 °C. Son COP réel vaut 45 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 20 °CTL = 2 °CηII = 45%Q̇H = 4 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 9,89 kW
  2. 2. COPR = 2,3
  3. 3. ηmax = 65,28 %
  4. 4. ηII = 75,61 %
  5. 5. Q̇L = 78,94 kW
  6. 6. Ẇ = 0,5458 kW

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