Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 8 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,5 fournit 8 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,5Q̇H = 8 kW
Ẇ = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1700 kJQL​ = 1020 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 1700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1020 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 1700 kJQL = 1020 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 450 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 450 °C et une source froide à 40 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 450 °CTL = 40 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = 0 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 0 °C en extrayant 4,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 0 °CTH = 28 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 32 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 32 °CTL = 4 °CQ̇L = 3,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 500 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 4600 kJQL​ = 2668 kJW = 1932 kJ

Un moteur thermique reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source à 500 °C, produit 1932 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 35 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 500 °CTL = 35 °CQH = 4600 kJW = 1932 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 2,286 kW
  2. 2. W = 680 kJ
  3. 3. ηmax = 56,7 %
  4. 4. Q̇H = 4,961 kW
  5. 5. COPmax = 9,898
  6. 6. Sgen = 2,708 kJ/K

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