Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1200 kJQL​ = 960 kJW

Un moteur thermique reçoit 1200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 960 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1200 kJQL = 960 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1900 kJQL​ = 1425 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 1900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1425 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 1900 kJQL = 1425 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 325 °CTL = 15 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = ?EQH​ = 1100 kJQL​ = 389 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1100 kJ de chaleur d’une source à 500 °C et en rejette 389 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 500 °CQH = 1100 kJQL = 389 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 45 °CTL​ = 10 °CHPQ̇H​ = 13 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 13 kW de chaleur à un système de chauffage à 45 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 10 °C. Son COP réel vaut 50 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 45 °CTL = 10 °CηII = 50%Q̇H = 13 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 32 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -10 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 32 °CTL = -10 °CQ̇L = 4,5 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. W = 475 kJ
  3. 3. ηmax = 51,83 %
  4. 4. TL = 0,264 °C
  5. 5. Ẇ = 2,86 kW
  6. 6. COPmax = 6,265

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