Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

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

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,2 fournit 5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,2Q̇H = 5 kW
Ẇ = kW
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 1000 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 38 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 1000 MWη = 38%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 2300 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 350 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 2300 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 350 °CTL = 40 °CQH = 2300 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 5,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -20 °C en extrayant 5,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -20 °CTH = 30 °CQ̇L = 5,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
1000 °CTm​ = ?15 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 1000 °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 produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 1000 °CTL = 15 °C
Tm = °C
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -20 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 28 °CTL = -20 °CQ̇L = 2 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 1,563 kW
  2. 2. Q̇L = 1632 MW
  3. 3. Wmax = 1144 kJ
  4. 4. Q̇H = 6,586 kW
  5. 5. Tm = 507,5 °C
  6. 6. COPmax = 5,274

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