Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 300 MW avec un rendement thermique de 40 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_H fournie par le combustible.

Un moteur thermique reçoit 1600 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 880 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

Un réfrigérateur réversible maintient une chambre froide à 5 °C en extrayant 7,5 kW de chaleur, et rejette de la chaleur vers l’environnement à 30 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_H qu’il rejette.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 300 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Son rendement thermique réel est de 27 %. 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 1100 °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 35 °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 0 °C dehors, en fournissant 4 kW de chaleur à la maison. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COP_max.