Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2200 kJQL​ = 1430 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1430 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2200 kJQL = 1430 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1400 kJQL​ = 910 kJW

Un moteur thermique reçoit 1400 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 910 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1400 kJQL = 910 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 550 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 41%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 550 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 41 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 550 °CTL = 25 °Cη = 41%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 0,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 0,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 35 °CQ̇L = 0,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = -25 °CQ̇L = 2 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 300 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 2500 kJQL​ = 1500 kJW = 1000 kJ

Un moteur thermique reçoit 2500 kJ de chaleur d’une source à 300 °C, produit 1000 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 10 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 300 °CTL = 10 °CQH = 2500 kJW = 1000 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. W = 770 kJ
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. ηII = 64,28 %
  4. 4. Q̇H = 0,5855 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,403 kW
  6. 6. Sgen = 0,9357 kJ/K

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