Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 15,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 1,98 kW tandis que son compresseur consomme 0,9 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇_H qu’il rejette dans la cuisine.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 325 °C et une source froide à 25 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible η_max.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 700 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 35 °C. Son rendement thermique réel est de 48 %. Trouvez son rendement exergétique η_II, rapport du rendement réel au rendement de Carnot.

Un moteur thermique reçoit 4000 kJ de chaleur d’une source à 600 °C, produit 1800 kJ de travail et rejette le reste vers une source à 35 °C, par cycle. Trouvez l’entropie totale créée S_gen par cycle.

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 15 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.