Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2500 kJQL​ = 1500 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1500 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2500 kJQL = 1500 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3800 kJQL​ = 2280 kJW

Un moteur thermique reçoit 3800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2280 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3800 kJQL = 2280 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 475 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 475 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 475 °CTL = 15 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 0,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 5 °C en extrayant 0,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 5 °CTH = 30 °CQ̇L = 0,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = -10 °CQ̇L = 2 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 750 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 4700 kJQL​ = 3008 kJW = 1692 kJ

Un moteur thermique reçoit 4700 kJ de chaleur d’une source à 750 °C, produit 1692 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 15 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 750 °CTL = 15 °CQH = 4700 kJW = 1692 kJ
Sgen = kJ/K

Corrigé

  1. 1. W = 1000 kJ
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. ηmax = 61,48 %
  4. 4. Q̇H = 0,5449 kW
  5. 5. Ẇmin = 0,2888 kW
  6. 6. Sgen = 5,845 kJ/K

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