Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4800 kJQL​ = 3120 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3120 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4800 kJQL = 3120 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2600 kJQL​ = 1820 kJW

Un moteur thermique reçoit 2600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1820 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2600 kJQL = 1820 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 400 °CTL​ = ?EQH​ = 3400 kJQL​ = 1531 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3400 kJ de chaleur d’une source à 400 °C et en rejette 1531 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 400 °CQH = 3400 kJQL = 1531 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 2 °C en extrayant 4,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 2 °CTH = 20 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °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 = 21 °CTL = 0 °CQ̇H = 9 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​Q̇L​ = 5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 25 °CTL = 2 °CQ̇L = 5 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 1680 kJ
  2. 2. η = 30 %
  3. 3. TL = 29,97 °C
  4. 4. Q̇H = 4,794 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,6425 kW
  6. 6. COPmax = 11,96

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