Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2200 kJQL​ = 1210 kJW

Un moteur thermique reçoit 2200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1210 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2200 kJQL = 1210 kJ
η = %
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 300 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 300 MW avec un rendement thermique de 38 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 300 MWη = 38%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = ?EQH​ = 3000 kJQL​ = 1157 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3000 kJ de chaleur d’une source à 500 °C et en rejette 1157 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 500 °CQH = 3000 kJQL = 1157 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = 5 °CEQH​ = 3900 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 5 °C. Il reçoit 3900 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 500 °CTL = 5 °CQH = 3900 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = 5 °CQ̇L = 1 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 6 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait 5 °C dehors, en fournissant 6 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 20 °CTL = 5 °CQ̇H = 6 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. η = 45 %
  2. 2. Q̇L = 489,5 MW
  3. 3. TL = 25,03 °C
  4. 4. Wmax = 2497 kJ
  5. 5. COPmax = 11,13
  6. 6. COPmax = 19,54

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