Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3900 kJQL​ = 2145 kJW

Un moteur thermique reçoit 3900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2145 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3900 kJQL = 2145 kJ
η = %
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 500 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 500 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 500 MWη = 35%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 900 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 30%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 900 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 30 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 900 °CTL = 25 °Cη = 30%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 5 °C en extrayant 3,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 5 °CTH = 30 °CQ̇L = 3,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 30 °CTL = -10 °CQ̇L = 4,5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
1100 °CTm​ = ?10 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 1100 °C et rejette de la chaleur vers une source intermédiaire à la température Tm. Le moteur B prend toute cette chaleur et rejette de la chaleur vers une source à 10 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 1100 °CTL = 10 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. η = 45 %
  2. 2. Q̇L = 928,6 MW
  3. 3. ηII = 40,22 %
  4. 4. Q̇H = 3,815 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,684 kW
  6. 6. Tm = 555 °C

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