Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3000 kJQL​ = 2400 kJW

Un moteur thermique reçoit 3000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2400 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3000 kJQL = 2400 kJ
η = %
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 400 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 400 MW avec un rendement thermique de 25 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 400 MWη = 25%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -30 °C en extrayant 4,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -30 °CTH = 20 °CQ̇L = 4,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 575 °CTL​ = 5 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 575 °C et une source froide à 5 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 575 °CTL = 5 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 35 °CTL = -25 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 2 °CHPQ̇H​ = 7 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 2 °C dehors, en fournissant 7 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = 2 °CQ̇H = 7 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. Q̇L = 1200 MW
  3. 3. Q̇H = 5,425 kW
  4. 4. ηmax = 67,21 %
  5. 5. COPmax = 4,136
  6. 6. Ẇmin = 0,4522 kW

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