Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 2500 kJQL​ = 1375 kJW

Un moteur thermique reçoit 2500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1375 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 2500 kJQL = 1375 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 50 %. Trouvez la puissance thermique Q̇L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Ẇ = 600 MWη = 50%
Q̇L = MW
3.Moyen
TH​ = 225 °CTL​ = 15 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 225 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 225 °CTL = 15 °C
ηmax = %
4.Moyen
TH​ = 425 °CTL​ = 30 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 425 °C et une source froide à 30 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 425 °CTL = 30 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 28 °CTL​ = 2 °CRQ̇H​Q̇L​ = 4,5 kWẆ = ?

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 28 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 4,5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 28 °CTL = 2 °CQ̇L = 4,5 kW
Ẇmin = kW
6.Difficile
TH​ = 800 °CT0​ = 20 °CTL​ = -15 °CERWQ̇H​ = 170 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 170 kW de chaleur d’une source à 800 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °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 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 800 °CT0 = 20 °CTL = -15 °CQ̇H = 170 kW
Q̇L = kW

Corrigé

  1. 1. η = 45 %
  2. 2. Q̇L = 600 MW
  3. 3. ηmax = 42,16 %
  4. 4. ηmax = 56,58 %
  5. 5. Ẇmin = 0,4252 kW
  6. 6. Q̇L = 911,4 kW

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