Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

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

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,6 fournit 4 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,6Q̇H = 4 kW
Ẇ = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3500 kJQL​ = 2450 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 3500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2450 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 3500 kJQL = 2450 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 650 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 3600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 650 °C et une source froide à 35 °C. Il reçoit 3600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 650 °CTL = 35 °CQH = 3600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​η = 51%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 600 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 51 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 600 °CTL = 10 °Cη = 51%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 550 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 4500 kJQL​ = 2205 kJW = 2295 kJ

Un moteur thermique reçoit 4500 kJ de chaleur d’une source à 550 °C, produit 2295 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 30 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 550 °CTL = 30 °CQH = 4500 kJW = 2295 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = 5 °CQ̇L = 1,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 0,8696 kW
  2. 2. W = 1050 kJ
  3. 3. Wmax = 2398 kJ
  4. 4. ηII = 75,48 %
  5. 5. Sgen = 1,807 kJ/K
  6. 6. Ẇmin = 0,124 kW

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