Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3000 kJQL​ = 2100 kJW

Un moteur thermique reçoit 3000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2100 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3000 kJQL = 2100 kJ
η = %
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 750 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 750 MW avec un rendement thermique de 42 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 750 MWη = 42%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 5 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 350 °C et une source froide à 5 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 350 °CTL = 5 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 375 °CTL​ = ?EQH​ = 3800 kJQL​ = 1660 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3800 kJ de chaleur d’une source à 375 °C et en rejette 1660 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 375 °CQH = 3800 kJQL = 1660 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 10 °CHPQ̇H​ = 11,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 11,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 22 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 10 °C. Son COP réel vaut 40 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 22 °CTL = 10 °CηII = 40%Q̇H = 11,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 28 °CTL = -25 °CQ̇L = 1 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. η = 30 %
  2. 2. Q̇L = 1036 MW
  3. 3. ηmax = 55,36 %
  4. 4. TL = 9,989 °C
  5. 5. Ẇ = 1,169 kW
  6. 6. COPmax = 4,682

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