Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2000 kJQL​ = 1600 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1600 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2000 kJQL = 1600 kJ
W = kJ
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 400 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 400 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 400 MWη = 45%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 700 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 700 °C et une source froide à 35 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 700 °CTL = 35 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 800 °CTL​ = ?EQH​ = 4600 kJQL​ = 1235 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source à 800 °C et en rejette 1235 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 800 °CQH = 4600 kJQL = 1235 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 19 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 19 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 45 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = -5 °CηII = 45%Q̇H = 19 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 25 °CTL = 4 °CQ̇L = 2 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 400 kJ
  2. 2. Q̇L = 488,9 MW
  3. 3. ηmax = 68,33 %
  4. 4. TL = 14,97 °C
  5. 5. Ẇ = 3,732 kW
  6. 6. COPmax = 13,2

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