Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4800 kJQL​ = 3840 kJW

Un moteur thermique reçoit 4800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3840 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4800 kJQL = 3840 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4600 kJQL​ = 2530 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2530 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4600 kJQL = 2530 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 575 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 800 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 575 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 800 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 575 °CTL = 15 °CQH = 800 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -30 °C en extrayant 7 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -30 °CTH = 35 °CQ̇L = 7 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °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 = -18 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 600 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 3200 kJQL​ = 2144 kJW = 1056 kJ

Un moteur thermique reçoit 3200 kJ de chaleur d’une source à 600 °C, produit 1056 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 20 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 600 °CTL = 20 °CQH = 3200 kJW = 1056 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. W = 2070 kJ
  3. 3. Wmax = 528,2 kJ
  4. 4. Q̇H = 8,871 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,5056 kW
  6. 6. Sgen = 3,649 kJ/K

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