Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​Q̇L​ = 8,17 kWẆ = 1,9 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 8,17 kW tandis que son compresseur consomme 1,9 kW. Trouvez son coefficient de performance COPR.

Q̇L = 8,17 kWẆ = 1,9 kW
COPR =
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 700 kJQL​ = 385 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 385 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 700 kJQL = 385 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 800 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 40%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 800 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 40 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 800 °CTL = 25 °Cη = 40%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 35 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 325 °CTL = 35 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 350 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 4500 kJQL​ = 2700 kJW = 1800 kJ

Un moteur thermique reçoit 4500 kJ de chaleur d’une source à 350 °C, produit 1800 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 35 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 350 °CTL = 35 °CQH = 4500 kJW = 1800 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °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 = -18 °CQ̇L = 1,5 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. COPR = 4,3
  2. 2. W = 315 kJ
  3. 3. ηII = 55,39 %
  4. 4. ηmax = 48,48 %
  5. 5. Sgen = 1,541 kJ/K
  6. 6. COPmax = 4,814

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