Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 19,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,7 fournit 19,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,7Q̇H = 19,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1200 kJQL​ = 660 kJW

Un moteur thermique reçoit 1200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 660 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1200 kJQL = 660 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 575 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 575 °C et une source froide à 25 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 575 °CTL = 25 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 200 °CTL​ = ?EQH​ = 2500 kJQL​ = 1549 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 2500 kJ de chaleur d’une source à 200 °C et en rejette 1549 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 200 °CQH = 2500 kJQL = 1549 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 8 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 7 °C dehors, en fournissant 8 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 21 °CTL = 7 °CQ̇H = 8 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 30 °CTL = -25 °CQ̇L = 2,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 12,28 kW
  2. 2. η = 45 %
  3. 3. ηmax = 64,85 %
  4. 4. TL = 20,01 °C
  5. 5. COPmax = 21,01
  6. 6. Ẇmin = 0,5541 kW

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