Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 3700 kJQL​ = 2590 kJW = ?

Un moteur thermique reçoit 3700 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2590 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

QH = 3700 kJQL = 2590 kJ
W = kJ
2.Facile
chaudièreeau de refroidissementEQ̇H​Q̇L​ = ?Ẇ = 1000 MW

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 40 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 1000 MWη = 40%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 725 °CTL​ = 15 °CEQH​ = 2400 kJQL​W = ?

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 725 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 2400 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal Wmax qu’il pourrait produire.

TH = 725 °CTL = 15 °CQH = 2400 kJ
Wmax = kJ
4.Moyen
TH​ = 40 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 7,5 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -20 °C en extrayant 7,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -20 °CTH = 40 °CQ̇L = 7,5 kW
Q̇H = kW
5.Difficile
TH​ = 350 °CTL​ = 20 °CEQH​ = 3100 kJQL​ = 2294 kJW = 806 kJ

Un moteur thermique reçoit 3100 kJ de chaleur d’une source à 350 °C, produit 806 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 20 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée Sgen par cycle.

TH = 350 °CTL = 20 °CQH = 3100 kJW = 806 kJ
Sgen = kJ/K
6.Difficile
TH​ = 750 °CT0​ = 30 °CTL​ = -30 °CERWQ̇H​ = 100 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 100 kW de chaleur d’une source à 750 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -30 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 750 °CT0 = 30 °CTL = -30 °CQ̇H = 100 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. W = 1110 kJ
  2. 2. Q̇L = 1500 MW
  3. 3. Wmax = 1707 kJ
  4. 4. Q̇H = 9,278 kW
  5. 5. Sgen = 2,851 kJ/K
  6. 6. Q̇L = 285,2 kW

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