Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4200 kJQL​ = 3150 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3150 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4200 kJQL = 3150 kJ
W = kJ
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 Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 500 MWη = 35%
Q̇H = MW
3.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 6,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 6,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -5 °CTH = 28 °CQ̇L = 6,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 700 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​η = 28%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 700 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 28 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 700 °CTL = 25 °Cη = 28%
ηII = %
5.Difficile
900 °CTm​ = ?40 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 900 °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 40 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 900 °CTL = 40 °C
Tm = °C
6.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = -25 °CQ̇L = 2 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. W = 1050 kJ
  2. 2. Q̇H = 1429 MW
  3. 3. Q̇H = 7,3 kW
  4. 4. ηII = 40,37 %
  5. 5. Tm = 470 °C
  6. 6. Ẇmin = 0,4272 kW

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