Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2400 kJQL​ = 1440 kJW

Un moteur thermique reçoit 2400 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1440 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2400 kJQL = 1440 kJ
η = %
2.Facile
maisonair extérieurHPQ̇H​ = 18 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,5 fournit 18 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

COPHP = 4,5Q̇H = 18 kW
Ẇ = kW
3.Moyen
TH​ = 900 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​η = 49%

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 900 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 15 °C. Son rendement thermique réel est de 49 %. Trouvez son rendement exergétique ηII, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

TH = 900 °CTL = 15 °Cη = 49%
ηII = %
4.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 10 °CEQH​ = 4100 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 10 °C. Il reçoit 4100 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 325 °CTL = 10 °CQH = 4100 kJ
Wmax = kJ
5.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 4 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -5 °C dehors, en fournissant 4 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = -5 °CQ̇H = 4 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 30 °CTL​ = 5 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 5 °C dans une cuisine à 30 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COPmax.

TH = 30 °CTL = 5 °CQ̇L = 4,5 kW
COPmax =

Corrigé

  1. 1. η = 40 %
  2. 2. Ẇ = 4 kW
  3. 3. ηII = 64,95 %
  4. 4. Wmax = 2159 kJ
  5. 5. Ẇmin = 0,3536 kW
  6. 6. COPmax = 11,13

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