Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 750 MW avec un rendement thermique de 35 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,3 fournit 11 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 2 °C en extrayant 7,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_H qu’il rejette.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 450 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 23 %. 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 550 °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 produisent le même travail. Trouvez T_m en °C.

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