Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 1,16 kWẆ = 0,4 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1,16 kW tandis que son compresseur consomme 0,4 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 1,16 kWẆ = 0,4 kW
COPR =
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 1,48 kWẆ = 0,4 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1,48 kW tandis que son compresseur consomme 0,4 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 1,48 kWẆ = 0,4 kW
COPR =
3.Moyen
TH​ = 300 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​η = 25%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 300 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 25 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 300 °CTL = 10 °Cη = 25%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 1500 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 750 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 1500 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 750 °CTL = 15 °CQH = 1500 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 12,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 12,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 0 °C. Son COP réel vaut 35 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 55 °CTL = 0 °CηII = 35%Q̇H = 12,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
900 °CTm​ = ?10 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 900 °C et rejette de la chaleur vers une source intermédiaire à la température Tm. Le moteur B prend toute cette chaleur et rejette de la chaleur vers une source à 10 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez Tm en °C.

TH = 900 °CTL = 10 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. COPR = 2,9
  2. 2. COPR = 3,7
  3. 3. ηII = 49,41 %
  4. 4. Wmax = 1078 kJ
  5. 5. Ẇ = 5,986 kW
  6. 6. Tm = 303,2 °C

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