Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 200 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 200 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇H fournie par le combustible.

Ẇ = 200 MWη = 45%
Q̇H = MW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 6 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,9 fournit 6 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 4,9Q̇H = 6 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 275 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 275 °C et une source froide à 30 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 275 °CTL = 30 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = -30 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 9,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -30 °C en extrayant 9,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -30 °CTH = 28 °CQ̇L = 9,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 25 °CTL = 2 °CQ̇L = 2 kW
COPmax =
6.Difficile
1100 °CTm​ = ?15 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 1100 °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 15 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 1100 °CTL = 15 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇H = 444,4 MW
  2. 2. Q̇L = 4,776 kW
  3. 3. ηmax = 44,7 %
  4. 4. Q̇H = 11,77 kW
  5. 5. COPmax = 11,96
  6. 6. Tm = 557,5 °C

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