Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2700 kJQL​ = 2160 kJW

Un moteur thermique reçoit 2700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2160 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2700 kJQL = 2160 kJ
η = %
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,9 fournit 15 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,9Q̇H = 15 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 4 °C en extrayant 1,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 4 °CTH = 30 °CQ̇L = 1,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 625 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 625 °C et une source froide à 10 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 625 °CTL = 10 °C
ηmax = %
5.Difficile
800 °CTm​ = ?15 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 800 °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 15 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez Tm en °C.

TH = 800 °CTL = 15 °C
Tm = °C
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 5 kWQ̇L​Ẇ = ?

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

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

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. Ẇ = 3,846 kW
  3. 3. Q̇H = 1,641 kW
  4. 4. ηmax = 68,47 %
  5. 5. Tm = 282,9 °C
  6. 6. Ẇmin = 0,272 kW

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