Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4200 kJQL​ = 2520 kJW

Un moteur thermique reçoit 4200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2520 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4200 kJQL = 2520 kJ
η = %
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,76 kWẆ = 1,4 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 4,76 kW tandis que son compresseur consomme 1,4 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 4,76 kWẆ = 1,4 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -25 °C en extrayant 3 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -25 °CTH = 40 °CQ̇L = 3 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 775 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 2700 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 775 °C et une source froide à 30 °C. Il reçoit 2700 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 775 °CTL = 30 °CQH = 2700 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 4 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 0 °C. Son COP réel vaut 60 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = 0 °CηII = 60%Q̇H = 4 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 6 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -5 °C dehors, en fournissant 6 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = -5 °CQ̇H = 6 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. η = 40 %
  2. 2. Q̇H = 6,16 kW
  3. 3. Q̇H = 3,786 kW
  4. 4. Wmax = 1919 kJ
  5. 5. Ẇ = 0,4759 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,5303 kW

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