Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 500 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 400 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 500 MW avec un rendement thermique de 30 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_L rejetée vers l’eau de refroidissement.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 275 °C et une source froide à 15 °C. Trouvez le rendement thermique maximal possible η_max.

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 3700 kJ de chaleur d’une source à 625 °C et en rejette 1187 kJ par cycle. Trouvez la température T_L de la source froide en °C.

Un moteur de Carnot reçoit 60 kW de chaleur d’une source à 450 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 20 °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 20 °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 900 °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 40 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.