Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 10,5 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 10,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 3,1Q̇H = 10,5 kW
Ẇ = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1300 kJQL​ = 780 kJW

Un moteur thermique reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 780 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1300 kJQL = 780 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 300 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​η = 28%

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 28 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 300 °CTL = 30 °Cη = 28%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 450 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 4300 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 450 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 4300 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 450 °CTL = 15 °CQH = 4300 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 1000 °CT0​ = 27 °CTL​ = -15 °CERWQ̇H​ = 190 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 190 kW de chaleur d’une source à 1000 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -15 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 1000 °CT0 = 27 °CTL = -15 °CQ̇H = 190 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 25 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 2,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 2,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 25 °CTL = 5 °CQ̇L = 2,5 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Ẇ = 3,387 kW
  2. 2. η = 40 %
  3. 3. ηII = 59,44 %
  4. 4. Wmax = 2587 kJ
  5. 5. Q̇L = 892,5 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,1798 kW

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