Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2800 kJQL​ = 2100 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2100 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2800 kJQL = 2100 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4000 kJQL​ = 2600 kJW

Un moteur thermique reçoit 4000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2600 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4000 kJQL = 2600 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 5,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 2 °C en extrayant 5,5 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 = 5,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 25 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 2 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -5 °CTH = 25 °CQ̇L = 2 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 45 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 13 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 13 kW de chaleur à un système de chauffage à 45 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -10 °C. Son COP réel vaut 55 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 45 °CTL = -10 °CηII = 55%Q̇H = 13 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 8 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait 5 °C dehors, en fournissant 8 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 22 °CTL = 5 °CQ̇H = 8 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 700 kJ
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. Q̇H = 5,86 kW
  4. 4. Q̇H = 2,224 kW
  5. 5. Ẇ = 4,086 kW
  6. 6. COPmax = 17,36

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