1.Facile
Un moteur thermique reçoit 1500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 825 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.
QH = 1500 kJQL = 825 kJ
η = %
Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé
2.Facile
Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,5 fournit 13,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.
COPHP = 2,5Q̇H = 13,5 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 700 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 28 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.
TH = 700 °CTL = 25 °Cη = 28%
ηII = %
4.Moyen
Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3300 kJ de chaleur d’une source à 625 °C et en rejette 1132 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.
TH = 625 °CQH = 3300 kJQL = 1132 kJ
TL = °C
5.Difficile
Une pompe à chaleur fournit 15 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 55 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.
TH = 55 °CTL = -5 °CηII = 55%Q̇H = 15 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
Un moteur thermique reçoit 1200 kJ de chaleur d’une source à 550 °C, produit 540 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 25 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.
TH = 550 °CTL = 25 °CQH = 1200 kJW = 540 kJ
Sgen = kJ/K
Corrigé
- 1. η = 45 %
- 2. Q̇L = 8,1 kW
- 3. ηII = 40,37 %
- 4. TL = 34,94 °C
- 5. Ẇ = 4,987 kW
- 6. Sgen = 0,7558 kJ/K
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