Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 4200 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2940 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,3 fournit 20 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 500 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 44 %. Trouvez son rendement exergétique η_II, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 800 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Son rendement thermique réel est de 40 %. Trouvez son rendement exergétique η_II, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 800 °C et rejette de la chaleur vers une source intermédiaire à la température T_m. Le moteur B prend toute cette chaleur et rejette de la chaleur vers une source à 10 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.

Un moteur de Carnot reçoit 200 kW de chaleur d’une source à 950 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °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 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_L extraite du congélateur.