Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 1,36 kWẆ = 0,4 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1,36 kW tandis que son compresseur consomme 0,4 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 1,36 kWẆ = 0,4 kW
COPR =
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3200 kJQL​ = 1920 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 3200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1920 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 3200 kJQL = 1920 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 9,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -25 °C en extrayant 9,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -25 °CTH = 28 °CQ̇L = 9,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 575 °CTL​ = ?EQH​ = 4600 kJQL​ = 1644 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source à 575 °C et en rejette 1644 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 575 °CQH = 4600 kJQL = 1644 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 850 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 3400 kJQL​ = 2142 kJW = 1258 kJ

Un moteur thermique reçoit 3400 kJ de chaleur d’une source à 850 °C, produit 1258 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 10 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 850 °CTL = 10 °CQH = 3400 kJW = 1258 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 9 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 7 °C. Son COP réel vaut 35 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 55 °CTL = 7 °CηII = 35%Q̇H = 9 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. COPR = 3,4
  2. 2. W = 1280 kJ
  3. 3. Q̇H = 11,53 kW
  4. 4. TL = 29,97 °C
  5. 5. Sgen = 4,538 kJ/K
  6. 6. Ẇ = 3,761 kW

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