Thermodynamique II
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SERIES D'EXERCICES (1)
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Machines thermiques

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

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Machines thermiques

EXERCICES (16)
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Efficacité et rendement d'une machine thermique fonctionnant au gaz carbonique

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé

Mots-clés

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Efficacité et rendement d'une machine thermique fonctionnant au gaz carbonique
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Efficacité maximale de machine à vapeur

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Exercice de base sur les moteurs dithermes: définition, expression et calcul de l'efficacité

Mots-clés
efficacité et moteur thermique.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Efficacité maximale de machine à vapeur
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Cycle de Carnot industriel « réaliste »

Type Référence

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Problème fondamental sur le cycle de Carnot moteur : calcul des coordonnées des quatre points d'un cycle réaliste dans un diagramme de Clapeyron, calcul des quantités de chaleur échangées, obtention de l'expression de l'efficacité de la machine, vérification du second principe

Mots-clés
efficacité, moteur thermique, diagramme de Clapeyron et cycle de Carnot.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Cycle de Carnot industriel « réaliste »
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Cycle de Carnot idéal inverse

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Exercice fondamental sur le cycle de Carnot inverse : tracé des diagrammes et sens de parcours du cycle, définition et expression des efficacités en mode réfrigérateur et pompe à chaleur.

Mots-clés
machine thermique, efficacité et cycle de Carnot.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Cycle de Carnot idéal inverse
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Cycle de Beau de Rochas idéal

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Etude complète d'un cycle de moteur à explosion idéal : tracé du cycle dans le diagramme de Clapeyron, identification des échanges de chaleur et de travail, expressions des quantités de chaleur échangées et de l'efficacité du moteur.

Mots-clés
efficacité, moteur thermique, diagramme de Clapeyron et moteur à explosion.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Cycle de Beau de Rochas idéal
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Cycle de Diesel idéal

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Etude complète d'un cycle de Diesel idéal : tracé du cycle dans le diagramme de Clapeyron, identification des échanges de chaleur et de travail, expressions des quantités de chaleur échangées et de l'efficacité du moteur.

Mots-clés
efficacité, moteur thermique, diagramme de Clapeyron et moteur Diesel.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Cycle de Diesel idéal
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Puissance moyenne d'un climatiseur

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Calcul de la puissance d'un climatiseur pour faire chuter en un temps donné la température d'un local.

Mots-clés
machine frigorifique, diagramme de Mollier, coefficient de performance, rendement et diagramme de Mollier.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Puissance moyenne d'un climatiseur
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Grandeurs principales d'une installation frigorifique

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Etude d'une installation frigorifique fonctionnant à l'ammoniac à l'aide du diagramme de Mollier: tracé du diagramme, et détermination des grandeurs caractéristiques à partir de la lecture des valeurs : débit massique du fluide frigorigène, puissances mécaniques théorique et réelle du compresseur, coefficients de performance théorique et réel, puissance calorifique.

Mots-clés
machine frigorifique, diagramme de Mollier, coefficient de performance, rendement et diagramme de Mollier.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Grandeurs principales d'une installation frigorifique
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Cycle et moteur de Stirling

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Etude du cycle de Stirling : obtention de l'expression de l'efficacité thermodynamique, comparaison à celle du cycle de Carnot, utilité du régénérateur.

Mots-clés
machine thermique, stirling, efficacité thermodynamique et taux de compression.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Cycle et moteur de Stirling
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Détendeur d'une machine frigorifique

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Etude de la variation d'enthalpie dans les organes des machines frigorifiques, et en particulier dans les détendeurs capillaires. Sera calculé la fraction de fluide frigorigène évaporé au cours de la détente, et sa variation d'entropie.

Mots-clés
machine frigorifique, détente de Joule-Thomson, enthalpie, fraction de vapeur et entropie.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Détendeur d'une machine frigorifique
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Chauffe-eau thermodynamique à accumulation

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Calcul de l'efficacité théorique d'un chauffe-eau thermodynamique

Mots-clés
PAC, efficacité thermodynamique et production d'eau chaude.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Chauffe-eau thermodynamique à accumulation
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Entropie de l'Univers et travail maximal

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Analyse d'une machine thermique fonctionnant avec deux sources de capacité calorifique et de températures variables. Des considérations sur les variations d'entropie permettent de calculer le travail maximal que peut fournir cette machine.

Mots-clés
machine thermique, variation d'entropie et entropie de l'Univers.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Entropie de l'Univers et travail maximal
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Machine frigorifique à absorption liquide idéale

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Analyse du fonctionnement d'une machine thermique tritherme idéale et de son coefficient de performance.

Mots-clés
absorption, machine frigorifique, machine à absorption et machine tritherme.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Machine frigorifique à absorption liquide idéale
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Fonctionnement irréversible d'un réfrigérateur

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Prise en compte de l'irréversibilité d'une machine frigorifique et formalisation.

Mots-clés
machine frigorifique, irréversibilité et entropie produite.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Fonctionnement irréversible d'un réfrigérateur
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Chauffage d'une maison individuelle par pompe à chaleur

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
Calcul de caractéristiques d'une pompe à chaleur pour assurer les besoins en chauffage d'une maison individuelle : puissance électrique à fournir au compresseur, nombre de cycles du fluide frigorigène, prise en compte du rendement volumétrique du compresseur

Mots-clés
rendement, pompe à chaleur et compresseur.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Chauffage d'une maison individuelle par pompe à chaleur
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Liquéfaction de méthane par détente de Joule-Thompson

Type Entraînement

Niveau LMD L2

Auteur(s) du grain Nicolas Ferlay - Université Lille 1

Résumé
A partir du diagramme de Mollier du méthane, lecture du titre en vapeur du mélange et calcul du travail de compression nécessaire à l'obtention d'un kilogramme de méthane liquide

Mots-clés
diagramme de Mollier, liquéfaction de gaz et titre en vapeur.

Prérequis

Objectif(s) pédagogique(s)

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detail Liquéfaction de méthane par détente de Joule-Thompson