Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4600 kJQL​ = 3220 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 3220 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4600 kJQL = 3220 kJ
W = kJ
2.Facile
cuisineespace froidRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 1 kWẆ = 0,5 kW

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1 kW tandis que son compresseur consomme 0,5 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette dans la cuisine.

Q̇L = 1 kWẆ = 0,5 kW
Q̇H = kW
3.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 = %
4.Moyen
TH​ = 300 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 35%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 300 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 35 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 300 °CTL = 30 °Cη = 35%
ηII = %
5.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 1,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = 5 °CQ̇L = 1,5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
700 °CTm​ = ?40 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 700 °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 40 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 700 °CTL = 40 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. W = 1380 kJ
  2. 2. Q̇H = 1,5 kW
  3. 3. ηmax = 52,66 %
  4. 4. ηII = 74,3 %
  5. 5. Ẇmin = 0,1079 kW
  6. 6. Tm = 370 °C

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