Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 16 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 500 MW avec un rendement thermique de 33 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 725 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 1900 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 300 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 10 °C. Son rendement thermique réel est de 30 %. Trouvez son rendement exergétique η_II, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 35 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 1 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇ_min.

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 650 °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 30 °C. Les deux moteurs produisent le même travail. Trouvez T_m en °C.