Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 1000 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 1000 MWη = 45%
Q̇H = MW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,8 kWẆ = 3 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 4,8 kW tandis que son compresseur consomme 3 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 4,8 kWẆ = 3 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 7,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 40 °CQ̇L = 7,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 675 °CTL​ = ?EQH​ = 3600 kJQL​ = 1208 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3600 kJ de chaleur d’une source à 675 °C et en rejette 1208 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 675 °CQH = 3600 kJQL = 1208 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = 4 °CQ̇L = 1 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 900 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 3500 kJQL​ = 1680 kJW = 1820 kJ

Un moteur thermique reçoit 3500 kJ de chaleur d’une source à 900 °C, produit 1820 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 30 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 900 °CTL = 30 °CQH = 3500 kJW = 1820 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 2222 MW
  2. 2. Q̇H = 7,8 kW
  3. 3. Q̇H = 8,925 kW
  4. 4. TL = 45,01 °C
  5. 5. Ẇmin = 0,0866 kW
  6. 6. Sgen = 2,558 kJ/K

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