Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 2800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2240 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 2,7 fournit 18 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 300 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Son rendement thermique réel est de 24 %. Trouvez son rendement exergétique η_II, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 225 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 3400 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 1000 °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 15 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.

Un moteur de Carnot reçoit 70 kW de chaleur d’une source à 700 °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 -5 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_L extraite du congélateur.