Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2700 kJQL​ = 2025 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 2700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2025 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 2700 kJQL = 2025 kJ
W = kJ
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 100 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 100 MW avec un rendement thermique de 30 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 100 MWη = 30%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = ?EQH​ = 1300 kJQL​ = 501 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source à 500 °C et en rejette 501 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 500 °CQH = 1300 kJQL = 501 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 375 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 375 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 375 °CTL = 15 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = 2 °CHPQ̇H​ = 19,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 19,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 20 °C, en prélevant de la chaleur à une source à 2 °C. Son COP réel vaut 40 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 20 °CTL = 2 °CηII = 40%Q̇H = 19,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
TH​ = 35 °CTL​ = -18 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -18 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 35 °CTL = -18 °CQ̇L = 4 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. W = 675 kJ
  2. 2. Q̇L = 233,3 MW
  3. 3. TL = 24,81 °C
  4. 4. ηmax = 55,54 %
  5. 5. Ẇ = 2,993 kW
  6. 6. COPmax = 4,814

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