Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 100 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 100 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 100 MWη = 45%
Q̇L = MW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4100 kJQL​ = 3280 kJW

Un moteur thermique reçoit 4100 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3280 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4100 kJQL = 3280 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 475 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 1600 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 475 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 1600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 475 °CTL = 10 °CQH = 1600 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 4 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 4 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 20 °CQ̇L = 4 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
850 °CTm​ = ?20 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 850 °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 20 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 850 °CTL = 20 °C
Tm = °C
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 15 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 15 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 21 °CTL = -10 °CQ̇H = 15 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 122,2 MW
  2. 2. η = 20 %
  3. 3. Wmax = 994,5 kJ
  4. 4. Q̇H = 4,456 kW
  5. 5. Tm = 435 °C
  6. 6. COPmax = 9,489

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