Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 600 kJQL​ = 450 kJW

Un moteur thermique reçoit 600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 450 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 600 kJQL = 450 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3300 kJQL​ = 2640 kJW

Un moteur thermique reçoit 3300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2640 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3300 kJQL = 2640 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 775 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 4600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 775 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 4600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 775 °CTL = 15 °CQH = 4600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 4 °C en extrayant 1,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 4 °CTH = 35 °CQ̇L = 1,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 32 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 32 °CTL = -25 °CQ̇L = 3 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 800 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 4800 kJQL​ = 2016 kJW = 2784 kJ

Un moteur thermique reçoit 4800 kJ de chaleur d’une source à 800 °C, produit 2784 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 20 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 800 °CTL = 20 °CQH = 4800 kJW = 2784 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. η = 25 %
  2. 2. η = 20 %
  3. 3. Wmax = 3335 kJ
  4. 4. Q̇H = 1,668 kW
  5. 5. COPmax = 4,354
  6. 6. Sgen = 2,404 kJ/K

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