Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2900 kJQL​ = 2030 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2030 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2900 kJQL = 2030 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4400 kJQL​ = 3520 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4400 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3520 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4400 kJQL = 3520 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 2300 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 40 °C. Il reçoit 2300 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 325 °CTL = 40 °CQH = 2300 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 900 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​η = 30%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 900 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 30 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 900 °CTL = 10 °Cη = 30%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 32 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 32 °CTL = 5 °CQ̇L = 1 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 10 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 10 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 20 °CTL = -10 °CQ̇H = 10 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 870 kJ
  2. 2. W = 880 kJ
  3. 3. Wmax = 1096 kJ
  4. 4. ηII = 39,54 %
  5. 5. COPmax = 10,3
  6. 6. COPmax = 9,772

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