Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 4,5 kWQ̇L​ = ?Ẇ

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,8 fournit 4,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇L qu’elle prélève à l’air extérieur.

COPHP = 2,8Q̇H = 4,5 kW
Q̇L = kW
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4300 kJQL​ = 2580 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 4300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2580 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 4300 kJQL = 2580 kJ
W = kJ
3.Moyen
TH​ = 35 °CTL​ = -5 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 8 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -5 °C en extrayant 8 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -5 °CTH = 35 °CQ̇L = 8 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 750 °CTL​ = 40 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 750 °C et une source froide à 40 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 750 °CTL = 40 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 600 °CTL​ = 40 °CEQH​ = 1400 kJQL​ = 686 kJW = 714 kJ

Un moteur thermique reçoit 1400 kJ de chaleur d’une source à 600 °C, produit 714 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 40 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 600 °CTL = 40 °CQH = 1400 kJW = 714 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 22 °CTL​ = 2 °CHPQ̇H​ = 14 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 22 °C alors qu’il fait 2 °C dehors, en fournissant 14 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 22 °CTL = 2 °CQ̇H = 14 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. Q̇L = 2,893 kW
  2. 2. W = 1720 kJ
  3. 3. Q̇H = 9,193 kW
  4. 4. ηmax = 69,39 %
  5. 5. Sgen = 0,5873 kJ/K
  6. 6. Ẇmin = 0,9487 kW

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