Fiche d’exercices de Moteurs thermiques et réfrigérateurs avec corrigé

Un moteur thermique reçoit 4000 kJ de chaleur d’une source chaude et en rejette 2400 kJ vers une source froide à chaque cycle. Trouvez le travail net W produit par cycle.

Un réfrigérateur extrait de la chaleur de son compartiment froid à raison de 2,15 kW tandis que son compresseur consomme 0,5 kW. Trouvez la puissance thermique Q̇_H qu’il rejette dans la cuisine.

Un moteur thermique réversible (de Carnot) reçoit 2200 kJ de chaleur d’une source à 375 °C et en rejette 1046 kJ par cycle. Trouvez la température T_L de la source froide en °C.

Un moteur thermique fonctionne entre une source chaude à 625 °C et une source froide à 15 °C. Il reçoit 1600 kJ de chaleur. Trouvez le travail maximal W_max qu’il pourrait produire.

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 10 °C. Les deux moteurs ont le même rendement thermique. Trouvez T_m en °C.

Un moteur de Carnot reçoit 90 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 -25 °C et rejette lui aussi de la chaleur vers l’environnement à 20 °C. Trouvez la puissance thermique Q̇_L extraite du congélateur.