Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3000 kJQL​ = 2400 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 3000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2400 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 3000 kJQL = 2400 kJ
W = kJ
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 750 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 750 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 750 MWη = 35%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 43%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 500 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 43 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 500 °CTL = 30 °Cη = 43%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 800 °CTL​ = ?EQH​ = 700 kJQL​ = 194 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 700 kJ de chaleur d’une source à 800 °C et en rejette 194 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 800 °CQH = 700 kJQL = 194 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 9 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 20 °CTL = 0 °CQ̇H = 9 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 35 °CTL = -10 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. W = 600 kJ
  2. 2. Q̇L = 1393 MW
  3. 3. ηII = 70,73 %
  4. 4. TL = 24,27 °C
  5. 5. Ẇmin = 0,614 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,513 kW

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