Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2400 kJQL​ = 1800 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2400 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1800 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2400 kJQL = 1800 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2700 kJQL​ = 1620 kJW

Un moteur thermique reçoit 2700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1620 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2700 kJQL = 1620 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 450 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​η = 40%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 450 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Son rendement thermique réel est de 40 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 450 °CTL = 40 °Cη = 40%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 800 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 1100 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 800 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 1100 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 800 °CTL = 25 °CQH = 1100 kJ
Wmax = kJ
5.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 la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = 2 °CQ̇L = 5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 1000 °CT0​ = 27 °CTL​ = -25 °CERWQ̇H​ = 20 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 20 kW de chaleur d’une source à 1000 °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 -25 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 1000 °CT0 = 27 °CTL = -25 °CQ̇H = 20 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. W = 600 kJ
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. ηII = 70,55 %
  4. 4. Wmax = 794,4 kJ
  5. 5. Ẇmin = 0,418 kW
  6. 6. Q̇L = 72,94 kW

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