Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 600 kJQL​ = 420 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 420 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 600 kJQL = 420 kJ
W = kJ
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4700 kJQL​ = 2585 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2585 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4700 kJQL = 2585 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 28 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 1 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 28 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 28 °CQ̇L = 1 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 225 °CTL​ = ?EQH​ = 1600 kJQL​ = 942 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1600 kJ de chaleur d’une source à 225 °C et en rejette 942 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 225 °CQH = 1600 kJQL = 942 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 0,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 0,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 35 °CTL = -18 °CQ̇L = 0,5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 800 °CT0​ = 27 °CTL​ = -15 °CERWQ̇H​ = 190 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 190 kW de chaleur d’une source à 800 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -15 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 800 °CT0 = 27 °CTL = -15 °CQ̇H = 190 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. W = 180 kJ
  2. 2. W = 2115 kJ
  3. 3. Q̇H = 1,144 kW
  4. 4. TL = 20,14 °C
  5. 5. Ẇmin = 0,1039 kW
  6. 6. Q̇L = 841,2 kW

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