Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 9,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,1 fournit 9,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 4,1Q̇H = 9,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,1 fournit 17 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,1Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 375 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 375 °C et une source froide à 40 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 375 °CTL = 40 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = ?EQH​ = 4500 kJQL​ = 1677 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4500 kJ de chaleur d’une source à 500 °C et en rejette 1677 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 500 °CQH = 4500 kJQL = 1677 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 55 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 17,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 17,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 55 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 5 °C. Son COP réel vaut 55 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 55 °CTL = 5 °CηII = 55%Q̇H = 17,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 4 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 4 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = 4 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 7,183 kW
  2. 2. Ẇ = 4,146 kW
  3. 3. ηmax = 51,69 %
  4. 4. TL = 14,98 °C
  5. 5. Ẇ = 4,848 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,2273 kW

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