Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 200 MW avec un rendement thermique de 42 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,7 fournit 6,5 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 -10 °C en extrayant 10 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_H qu’il rejette.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 400 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 15 °C. Son rendement thermique réel est de 37 %. 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 10 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.

Un réfrigérateur maintient son compartiment à -25 °C dans une cuisine à 25 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 5 kW. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇ_min.