Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 900 kJQL​ = 495 kJW

Un moteur thermique reçoit 900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 495 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 900 kJQL = 495 kJ
η = %
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,8 fournit 15 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,8Q̇H = 15 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 2,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -20 °C en extrayant 2,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -20 °CTH = 28 °CQ̇L = 2,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 775 °CTL​ = ?EQH​ = 1800 kJQL​ = 503 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1800 kJ de chaleur d’une source à 775 °C et en rejette 503 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 775 °CQH = 1800 kJQL = 503 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 1000 °CT0​ = 25 °CTL​ = -30 °CERWQ̇H​ = 100 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 100 kW de chaleur d’une source à 1000 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -30 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 1000 °CT0 = 25 °CTL = -30 °CQ̇H = 100 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 0,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 0,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = 4 °CQ̇L = 0,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. η = 45 %
  2. 2. Q̇L = 9,643 kW
  3. 3. Q̇H = 2,974 kW
  4. 4. TL = 19,75 °C
  5. 5. Q̇L = 338,6 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,03789 kW

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