Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2200 kJQL​ = 1540 kJW

Un moteur thermique reçoit 2200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1540 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2200 kJQL = 1540 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4200 kJQL​ = 2310 kJW

Un moteur thermique reçoit 4200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2310 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4200 kJQL = 2310 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -18 °C en extrayant 1 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -18 °CTH = 40 °CQ̇L = 1 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 625 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 2600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 625 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 2600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 625 °CTL = 25 °CQH = 2600 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 600 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 4600 kJQL​ = 2208 kJW = 2392 kJ

Un moteur thermique reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source à 600 °C, produit 2392 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 35 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 600 °CTL = 35 °CQH = 4600 kJW = 2392 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 17 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -10 °C. Son COP réel vaut 40 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = -10 °CηII = 40%Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. η = 30 %
  2. 2. η = 45 %
  3. 3. Q̇H = 1,227 kW
  4. 4. Wmax = 1737 kJ
  5. 5. Sgen = 1,897 kJ/K
  6. 6. Ẇ = 4,479 kW

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