Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,7 fournit 15 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3,7Q̇H = 15 kW
Q̇L = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2600 kJQL​ = 1560 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1560 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2600 kJQL = 1560 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 375 °CTL​ = 5 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 375 °C et une source froide à 5 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 375 °CTL = 5 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = 0 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 0 °C en extrayant 3,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 0 °CTH = 35 °CQ̇L = 3,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 10 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 10 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = -10 °CQ̇H = 10 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = 5 °CQ̇L = 4,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 10,95 kW
  2. 2. W = 1040 kJ
  3. 3. ηmax = 57,09 %
  4. 4. Q̇H = 3,948 kW
  5. 5. Ẇmin = 1,054 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,3721 kW

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