Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 3100 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2325 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,8 fournit 8 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 2300 kJ de chaleur d’une source à 425 °C et en rejette 1015 kJ par cycle. Trouvez la température T_L de la source froide en °C.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 275 °C et une source froide à 30 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible η_max.

Une pompe à chaleur maintient une maison à 21 °C alors qu’il fait 0 °C dehors, en fournissant 9 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COP_max.

Un moteur de Carnot reçoit 180 kW de chaleur d’une source à 450 °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 -25 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 27 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_L extraite du congélateur.