Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1500 kJQL​ = 1125 kJW

Un moteur thermique reçoit 1500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1125 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1500 kJQL = 1125 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 30 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 500 MWη = 30%
Q̇H = MW
3.Moyen
TH​ = 775 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 1900 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 775 °C et une source froide à 30 °C. Il reçoit 1900 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 775 °CTL = 30 °CQH = 1900 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 225 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 225 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 225 °CTL = 15 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 9 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 9 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 22 °CTL = -10 °CQ̇H = 9 kW
COPmax =
6.Difficile
700 °CTm​ = ?25 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 700 °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 25 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez Tm en °C.

TH = 700 °CTL = 25 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. η = 25 %
  2. 2. Q̇H = 1667 MW
  3. 3. Wmax = 1350 kJ
  4. 4. ηmax = 42,16 %
  5. 5. COPmax = 9,223
  6. 6. Tm = 265,5 °C

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