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 4,4 fournit 17 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,4Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 18 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4 fournit 18 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 4Q̇H = 18 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 2,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 2 °C en extrayant 2,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = 2 °CTH = 20 °CQ̇L = 2,5 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 675 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 4900 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 675 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 4900 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 675 °CTL = 10 °CQH = 4900 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
600 °CTm​ = ?15 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 600 °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 ont le même rendement thermique. Trouvez Tm en °C.

TH = 600 °CTL = 15 °C
Tm = °C
6.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 30 °CTL = -25 °CQ̇L = 1 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 3,864 kW
  2. 2. Q̇L = 13,5 kW
  3. 3. Q̇H = 2,664 kW
  4. 4. Wmax = 3437 kJ
  5. 5. Tm = 228,4 °C
  6. 6. Ẇmin = 0,2216 kW

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