Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 13 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,4 fournit 13 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,4Q̇H = 13 kW
Ẇ = kW
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 17 kWQ̇L​Ẇ = ?

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

COPHP = 3Q̇H = 17 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 400 °CTL​ = ?EQH​ = 600 kJQL​ = 297 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 600 kJ de chaleur d’une source à 400 °C et en rejette 297 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 400 °CQH = 600 kJQL = 297 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 525 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 525 °C et une source froide à 30 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 525 °CTL = 30 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 900 °CT0​ = 25 °CTL​ = -5 °CERWQ̇H​ = 110 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 110 kW de chaleur d’une source à 900 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °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 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 900 °CT0 = 25 °CTL = -5 °CQ̇H = 110 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 3 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = -18 °CQ̇L = 3 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 2,955 kW
  2. 2. Ẇ = 5,667 kW
  3. 3. TL = 60,06 °C
  4. 4. ηmax = 62,02 %
  5. 5. Q̇L = 733,3 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,5056 kW

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