Hoja de ejercicios de Máquinas térmicas y frigoríficas con soluciones

Una máquina térmica absorbe 3400 kJ de calor de un foco caliente y cede 2550 kJ a un foco frío en cada ciclo. Halla su rendimiento térmico η.

Una bomba de calor con un coeficiente de eficiencia de 3 aporta 4 kW de calor a una casa. Halla el calor Q̇_L que toma por unidad de tiempo del aire exterior.

Una máquina térmica recibe calor de un foco a 750 °C y cede calor al ambiente a 35 °C. Su rendimiento térmico real es del 42 %. Halla su rendimiento exergético (de segundo principio) η_II, el cociente entre el rendimiento real y el de Carnot.

Una máquina térmica funciona entre un foco caliente a 450 °C y un foco frío a 35 °C. Absorbe 600 kJ de calor. Halla el trabajo máximo W_max que podría producir.

Una máquina térmica de Carnot recibe 140 kW de calor de un foco a 800 °C y cede calor al ambiente a 30 °C. Todo su trabajo acciona un frigorífico de Carnot que extrae calor de un congelador a -20 °C y que también cede calor al ambiente a 30 °C. Halla el calor Q̇_L extraído por unidad de tiempo del congelador.

Un frigorífico mantiene su compartimento a 5 °C en una cocina a 32 °C, extrayendo calor del compartimento a razón de 2 kW. Halla el máximo coeficiente de rendimiento posible COP_max.