Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 5,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,2 fournit 5,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,2Q̇H = 5,5 kW
Ẇ = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1000 kJQL​ = 700 kJW

Un moteur thermique reçoit 1000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 700 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1000 kJQL = 700 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 6 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -25 °C en extrayant 6 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -25 °CTH = 40 °CQ̇L = 6 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 25 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 1,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -5 °CTH = 25 °CQ̇L = 1,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -20 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = -20 °CQ̇L = 4 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
1150 °CTm​ = ?30 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 1150 °C et rejette de la chaleur vers une source intermédiaire à la température Tm. Le moteur B prend toute cette chaleur et rejette de la chaleur vers une source à 30 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 1150 °CTL = 30 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 1,31 kW
  2. 2. η = 30 %
  3. 3. Q̇H = 7,572 kW
  4. 4. Q̇H = 1,668 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,711 kW
  6. 6. Tm = 590 °C

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