Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3900 kJQL​ = 2925 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 3900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2925 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 3900 kJQL = 2925 kJ
W = kJ
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7,2 kWẆ = 2 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 7,2 kW tandis que son compresseur consomme 2 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 7,2 kWẆ = 2 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 600 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​η = 26%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 600 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 26 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 600 °CTL = 35 °Cη = 26%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 300 °CTL​ = ?EQH​ = 1300 kJQL​ = 642 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source à 300 °C et en rejette 642 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 300 °CQH = 1300 kJQL = 642 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = 2 °CQ̇L = 2 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 12 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 12 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = -10 °CQ̇H = 12 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. W = 975 kJ
  2. 2. Q̇H = 9,2 kW
  3. 3. ηII = 40,18 %
  4. 4. TL = 9,898 °C
  5. 5. COPmax = 9,827
  6. 6. Ẇmin = 1,265 kW

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