Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2600 kJQL​ = 1950 kJW

Un moteur thermique reçoit 2600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1950 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2600 kJQL = 1950 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4300 kJQL​ = 2365 kJW

Un moteur thermique reçoit 4300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2365 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4300 kJQL = 2365 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 525 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 4200 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 525 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 4200 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 525 °CTL = 10 °CQH = 4200 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 2 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -5 °CTH = 35 °CQ̇L = 2 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 28 °CTL = -18 °CQ̇L = 4,5 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 7,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 7,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 21 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -10 °C. Son COP réel vaut 60 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 21 °CTL = -10 °CηII = 60%Q̇H = 7,5 kW
Ẇ = kW

Corrigé

  1. 1. η = 25 %
  2. 2. η = 45 %
  3. 3. Wmax = 2710 kJ
  4. 4. Q̇H = 2,298 kW
  5. 5. COPmax = 5,547
  6. 6. Ẇ = 1,317 kW

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