Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 4100 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2870 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

Une pompe à chaleur de coefficient de performance 4,3 fournit 18,5 kW de chaleur à une maison. Trouvez la puissance électrique Ẇ qu’elle consomme.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 725 °C et une source froide à 25 °C. Il reçoit 500 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

Un moteur thermique reçoit de la chaleur d’une source à 400 °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.

Un réfrigérateur maintient son compartiment à 2 °C dans une cuisine à 32 °C, en extrayant la chaleur du compartiment à raison de 3 kW. Trouvez le coefficient de performance maximal possible COP_max.

Deux moteurs de Carnot fonctionnent en série. Le moteur A reçoit de la chaleur d’une source à 500 °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 20 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.