Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 50 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 50 MW avec un rendement thermique de 38 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 50 MWη = 38%
Q̇H = MW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 7 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,9 fournit 7 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 2,9Q̇H = 7 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = ?EQH​ = 700 kJQL​ = 207 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 700 kJ de chaleur d’une source à 750 °C et en rejette 207 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 750 °CQH = 700 kJQL = 207 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 10 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 500 °CTL = 10 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 750 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 1300 kJQL​ = 845 kJW = 455 kJ

Un moteur thermique reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source à 750 °C, produit 455 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 40 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 750 °CTL = 40 °CQH = 1300 kJW = 455 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 11,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 11,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 22 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 60 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 22 °CTL = -5 °CηII = 60%Q̇H = 11,5 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 131,6 MW
  2. 2. Ẇ = 2,414 kW
  3. 3. TL = 29,41 °C
  4. 4. ηmax = 63,38 %
  5. 5. Sgen = 1,428 kJ/K
  6. 6. Ẇ = 1,753 kW

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