Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 4,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,8 fournit 4,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 2,8Q̇H = 4,5 kW
Ẇ = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 16,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 16,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3,1Q̇H = 16,5 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 2300 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 350 °C et une source froide à 20 °C. Il reçoit 2300 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 350 °CTL = 20 °CQH = 2300 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 775 °CTL​ = ?EQH​ = 1900 kJQL​ = 604 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1900 kJ de chaleur d’une source à 775 °C et en rejette 604 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 775 °CQH = 1900 kJQL = 604 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 9 kW de chaleur à un système de chauffage à 22 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 7 °C. Son COP réel vaut 60 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 22 °CTL = 7 °CηII = 60%Q̇H = 9 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 32 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 32 °CTL = -10 °CQ̇L = 3,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 1,607 kW
  2. 2. Q̇L = 11,18 kW
  3. 3. Wmax = 1218 kJ
  4. 4. TL = 60,05 °C
  5. 5. Ẇ = 0,7623 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,5586 kW

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