Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 50 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 50 MW avec un rendement thermique de 42 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 50 MWη = 42%
Q̇L = MW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 8,2 kWẆ = 2 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 8,2 kW tandis que son compresseur consomme 2 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 8,2 kWẆ = 2 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 250 °CTL​ = 20 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 250 °C et une source froide à 20 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 250 °CTL = 20 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 5,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 5,5 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 = 5,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 5 °CHPQ̇H​ = 13 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 5 °C dehors, en fournissant 13 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 21 °CTL = 5 °CQ̇H = 13 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 700 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 4700 kJQL​ = 2115 kJW = 2585 kJ

Un moteur thermique reçoit 4700 kJ de chaleur d’une source à 700 °C, produit 2585 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 30 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 700 °CTL = 30 °CQH = 4700 kJW = 2585 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 69,05 MW
  2. 2. Q̇H = 10,2 kW
  3. 3. ηmax = 43,96 %
  4. 4. Q̇H = 6,32 kW
  5. 5. COPmax = 18,38
  6. 6. Sgen = 2,147 kJ/K

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