Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3900 kJQL​ = 2535 kJW

Un moteur thermique reçoit 3900 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2535 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 3900 kJQL = 2535 kJ
η = %
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 600 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 600 MW avec un rendement thermique de 38 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 600 MWη = 38%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 625 °CTL​ = ?EQH​ = 3700 kJQL​ = 1331 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3700 kJ de chaleur d’une source à 625 °C et en rejette 1331 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 625 °CQH = 3700 kJQL = 1331 kJ
TL = °C
4.Moyen
TH​ = 500 °CTL​ = ?EQH​ = 4300 kJQL​ = 1547 kJW

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 4300 kJ de chaleur d’une source à 500 °C et en rejette 1547 kJ par cycle. Trouvez la température TL de la source froide en °C.

TH = 500 °CQH = 4300 kJQL = 1547 kJ
TL = °C
5.Difficile
TH​ = 20 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 5,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur fournit 5,5 kW de chaleur à un système de chauffage à 20 °C, en prélevant de la chaleur à une source à -5 °C. Son COP réel vaut 45 % du COP de Carnot entre ces températures. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

TH = 20 °CTL = -5 °CηII = 45%Q̇H = 5,5 kW
Ẇ = kW
6.Difficile
750 °CTm​ = ?15 °CABWA​WB​

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 750 °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 produisent le même travail. Trouvez Tm en °C.

TH = 750 °CTL = 15 °C
Tm = °C

Corrigé

  1. 1. η = 35 %
  2. 2. Q̇L = 978,9 MW
  3. 3. TL = 49,94 °C
  4. 4. TL = 5,004 °C
  5. 5. Ẇ = 1,042 kW
  6. 6. Tm = 382,5 °C

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