Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

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

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 2,2 kW tandis que son compresseur consomme 1,1 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 2,2 kWẆ = 1,1 kW
Q̇H = kW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 6,12 kWẆ = 1,7 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 6,12 kW tandis que son compresseur consomme 1,7 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 6,12 kWẆ = 1,7 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​η = 37%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 600 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 37 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 600 °CTL = 10 °Cη = 37%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 250 °CTL​ = 25 °CEQH​ = 3600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 250 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 3600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 250 °CTL = 25 °CQH = 3600 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °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 = 20 °CTL = 5 °CQ̇H = 4 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 800 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 2900 kJQL​ = 1247 kJW = 1653 kJ

Un moteur thermique reçoit 2900 kJ de chaleur d’une source à 800 °C, produit 1653 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 30 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 800 °CTL = 30 °CQH = 2900 kJW = 1653 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 3,3 kW
  2. 2. Q̇H = 7,82 kW
  3. 3. ηII = 54,76 %
  4. 4. Wmax = 1548 kJ
  5. 5. Ẇmin = 0,2047 kW
  6. 6. Sgen = 1,411 kJ/K

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