Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,9 fournit 17 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,9Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 750 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 750 MW avec un rendement thermique de 42 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 750 MWη = 42%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 5,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -20 °C en extrayant 5,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -20 °CTH = 20 °CQ̇L = 5,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 10 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 10 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 325 °CTL = 10 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 650 °CT0​ = 20 °CTL​ = -5 °CERWQ̇H​ = 30 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 30 kW de chaleur d’une source à 650 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -5 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 650 °CT0 = 20 °CTL = -5 °CQ̇H = 30 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 850 °CT0​ = 27 °CTL​ = -30 °CERWQ̇H​ = 70 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 70 kW de chaleur d’une source à 850 °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 -30 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 850 °CT0 = 27 °CTL = -30 °CQ̇H = 70 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 4,359 kW
  2. 2. Q̇L = 1036 MW
  3. 3. Q̇H = 6,369 kW
  4. 4. ηmax = 52,66 %
  5. 5. Q̇L = 219,6 kW
  6. 6. Q̇L = 218,8 kW

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