Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 1300 kJQL​ = 1040 kJW

Un moteur thermique reçoit 1300 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 1040 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 1300 kJQL = 1040 kJ
η = %
2.Facile
source chaudesource froideEQH​ = 4600 kJQL​ = 2530 kJW

Un moteur thermique reçoit 4600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2530 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

QH = 4600 kJQL = 2530 kJ
η = %
3.Moyen
TH​ = 30 °CTL​ = -25 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 8 kWẆ

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à -25 °C en extrayant 8 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇H qu’il rejette.

TL = -25 °CTH = 30 °CQ̇L = 8 kW
Q̇H = kW
4.Moyen
TH​ = 325 °CTL​ = 25 °CEQH​QL​W

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 25 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible ηmax.

TH = 325 °CTL = 25 °C
ηmax = %
5.Difficile
TH​ = 850 °CT0​ = 27 °CTL​ = -20 °CERWQ̇H​ = 60 kWQ̇L​ = ?

Un moteur de Carnot reçoit 60 kW de chaleur d’une source à 850 °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 -20 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇L extraite du congélateur.

TH = 850 °CT0 = 27 °CTL = -20 °CQ̇H = 60 kW
Q̇L = kW
6.Difficile
TH​ = 21 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 7 kWQ̇L​Ẇ = ?

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait -10 °C dehors, en fournissant 7 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇmin.

TH = 21 °CTL = -10 °CQ̇H = 7 kW
Ẇmin = kW

Corrigé

  1. 1. η = 20 %
  2. 2. η = 45 %
  3. 3. Q̇H = 9,773 kW
  4. 4. ηmax = 50,15 %
  5. 5. Q̇L = 236,8 kW
  6. 6. Ẇmin = 0,7377 kW

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