Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 15,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,9 fournit 15,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,9Q̇H = 15,5 kW
Ẇ = kW
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 3,78 kWẆ = 1,4 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 3,78 kW tandis que son compresseur consomme 1,4 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 3,78 kWẆ = 1,4 kW
Q̇H = kW
3.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​η = 49%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 750 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Son rendement thermique réel est de 49 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 750 °CTL = 40 °Cη = 49%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 425 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 4100 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 425 °C et une source froide à 20 °C. Il reçoit 4100 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 425 °CTL = 20 °CQH = 4100 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 450 °CT0​ = 30 °CTL​ = -20 °CERWQ̇H​ = 50 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 50 kW de chaleur d’une source à 450 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -20 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 450 °CT0 = 30 °CTL = -20 °CQ̇H = 50 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 2 °CHPQ̇H​ = 12 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait 2 °C dehors, en fournissant 12 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 22 °CTL = 2 °CQ̇H = 12 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 3,163 kW
  2. 2. Q̇H = 5,18 kW
  3. 3. ηII = 70,61 %
  4. 4. Wmax = 2378 kJ
  5. 5. Q̇L = 147 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,8131 kW

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