Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 11,07 kWẆ = 2,7 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 11,07 kW tandis que son compresseur consomme 2,7 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 11,07 kWẆ = 2,7 kW
Q̇H = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 10 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,5 fournit 10 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 4,5Q̇H = 10 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 5 °CEQH​ = 1800 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 5 °C. Il reçoit 1800 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 325 °CTL = 5 °CQH = 1800 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 650 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​η = 41%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 650 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 15 °C. Son rendement thermique réel est de 41 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 650 °CTL = 15 °Cη = 41%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 12 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 12 kW de chaleur à un système de chauffage à 20 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 7 °C. Son COP réel vaut 35 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 20 °CTL = 7 °CηII = 35%Q̇H = 12 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = -18 °CQ̇L = 1 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 13,77 kW
  2. 2. Q̇L = 7,778 kW
  3. 3. Wmax = 963 kJ
  4. 4. ηII = 59,6 %
  5. 5. Ẇ = 1,52 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,1685 kW

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