Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 800 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 600 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez son rendement thermique η.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,3 fournit 16 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 500 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 1400 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3100 kJ de chaleur d’une source à 550 °C et en rejette 1085 kJ par cycle. Trouvez la température T_L de la source froide en °C.

Un moteur de Carnot reçoit 40 kW de chaleur d’une source à 650 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Tout son travail entraîne un réfrigérateur de Carnot qui extrait de la chaleur d’un congélateur à -15 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 25 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_L extraite du congélateur.

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 35 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.