Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 12 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,4 fournit 12 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,4Q̇H = 12 kW
Ẇ = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2700 kJQL​ = 1755 kJW

Un moteur thermique reçoit 2700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1755 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2700 kJQL = 1755 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 225 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 4400 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 225 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 4400 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 225 °CTL = 10 °CQH = 4400 kJ
Wmax = kJ
4.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 = %
5.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 8,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 8,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 35 °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 = 35 °CTL = 5 °CηII = 45%Q̇H = 8,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait -5 °C dehors, en fournissant 4 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 22 °CTL = -5 °CQ̇H = 4 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 3,529 kW
  2. 2. η = 35 %
  3. 3. Wmax = 1899 kJ
  4. 4. ηmax = 56,7 %
  5. 5. Ẇ = 1,839 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,3659 kW

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