Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4200 kJQL​ = 2940 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2940 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4200 kJQL = 2940 kJ
W = kJ
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 18 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 18 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 3,1Q̇H = 18 kW
Q̇L = kW
3.Moyen
TH​ = 350 °CTL​ = 35 °CEQH​ = 2900 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 350 °C et une source froide à 35 °C. Il reçoit 2900 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 350 °CTL = 35 °CQH = 2900 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 20 °CTL​ = -10 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 10 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -10 °C en extrayant 10 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -10 °CTH = 20 °CQ̇L = 10 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 14 kWQ̇L​Ẇ

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait -5 °C dehors, en fournissant 14 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 22 °CTL = -5 °CQ̇H = 14 kW
COPmax =
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = 7 °CHPQ̇H​ = 8 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 7 °C dehors, en fournissant 8 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = 7 °CQ̇H = 8 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. W = 1260 kJ
  2. 2. Q̇L = 12,19 kW
  3. 3. Wmax = 1466 kJ
  4. 4. Q̇H = 11,14 kW
  5. 5. COPmax = 10,93
  6. 6. Ẇmin = 0,3808 kW

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