Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 16 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,9 fournit 16 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,9Q̇H = 16 kW
Q̇L = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4500 kJQL​ = 2925 kJW

Un moteur thermique reçoit 4500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2925 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4500 kJQL = 2925 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 300 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 1600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 300 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 1600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 300 °CTL = 15 °CQH = 1600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 4600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 4600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 500 °CTL = 40 °CQH = 4600 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 0 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 4 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = 0 °CQ̇H = 4 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 350 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 2900 kJQL​ = 1972 kJW = 928 kJ

Un moteur thermique reçoit 2900 kJ de chaleur d’une source à 350 °C, produit 928 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 20 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 350 °CTL = 20 °CQH = 2900 kJW = 928 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 10,48 kW
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. Wmax = 795,6 kJ
  4. 4. Wmax = 2737 kJ
  5. 5. Ẇmin = 0,2856 kW
  6. 6. Sgen = 2,073 kJ/K

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