Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4700 kJQL​ = 3760 kJW

Un moteur thermique reçoit 4700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3760 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4700 kJQL = 3760 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2800 kJQL​ = 1960 kJW

Un moteur thermique reçoit 2800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1960 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2800 kJQL = 1960 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 550 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 25%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 550 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 25 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 550 °CTL = 30 °Cη = 25%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 9 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 2 °C en extrayant 9 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 2 °CTH = 30 °CQ̇L = 9 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 0,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 0,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = 5 °CQ̇L = 0,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 750 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 1000 kJQL​ = 570 kJW = 430 kJ

Un moteur thermique reçoit 1000 kJ de chaleur d’une source à 750 °C, produit 430 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 15 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 750 °CTL = 15 °CQH = 1000 kJW = 430 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. η = 30 %
  3. 3. ηII = 39,57 %
  4. 4. Q̇H = 9,916 kW
  5. 5. COPmax = 11,13
  6. 6. Sgen = 1,001 kJ/K

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