Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 3,1 fournit 6 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance thermique Q̇_L qu’elle prélève à l’air extérieur.

Une centrale électrique fournit une puissance nette de 1000 MW avec un rendement thermique de 45 %. Trouvez la puissance thermique Q̇_H fournie par le combustible.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 575 °C et une source froide à 5 °C. Il reçoit 4700 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 650 °C et rejette de la chaleur vers l’environnement à 40 °C. Son rendement thermique réel est de 40 %. 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 600 °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.

Une pompe à chaleur maintient une maison à 20 °C alors qu’il fait -5 °C dehors, en fournissant 8 kW de chaleur à la maison. Trouvez la puissance minimale à fournir Ẇ_min.