Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 19,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3 fournit 19,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3Q̇H = 19,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 13 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,2 fournit 13 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,2Q̇H = 13 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 525 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 2600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 525 °C et une source froide à 30 °C. Il reçoit 2600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 525 °CTL = 30 °CQH = 2600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 400 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 1200 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 400 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 1200 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 400 °CTL = 10 °CQH = 1200 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 14 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait 7 °C dehors, en fournissant 14 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 22 °CTL = 7 °CQ̇H = 14 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 15,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 15,5 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 55 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = -5 °CηII = 55%Q̇H = 15,5 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 13 kW
  2. 2. Ẇ = 4,063 kW
  3. 3. Wmax = 1612 kJ
  4. 4. Wmax = 695,2 kJ
  5. 5. COPmax = 19,68
  6. 6. Ẇ = 2,491 kW

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