Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 18,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,9 fournit 18,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3,9Q̇H = 18,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 6,65 kWẆ = 1,9 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 6,65 kW tandis que son compresseur consomme 1,9 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 6,65 kWẆ = 1,9 kW
COPR =
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 2800 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 2800 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 500 °CTL = 15 °CQH = 2800 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 20 °CEQH​QL​η = 26%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 350 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Son rendement thermique réel est de 26 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 350 °CTL = 20 °Cη = 26%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = -18 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 7 °C dehors, en fournissant 15 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 20 °CTL = 7 °CQ̇H = 15 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 13,76 kW
  2. 2. COPR = 3,5
  3. 3. Wmax = 1756 kJ
  4. 4. ηII = 49,1 %
  5. 5. COPmax = 5,316
  6. 6. COPmax = 22,55

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