Hoja de ejercicios de Máquinas térmicas y frigoríficas con soluciones

Una máquina térmica absorbe 3100 kJ de calor de un foco caliente y cede 2170 kJ a un foco frío en cada ciclo. Halla el trabajo neto W que produce por ciclo.

Un frigorífico extrae calor de su espacio frío a razón de 5,06 kW mientras su compresor consume 2,2 kW de potencia. Halla el calor Q̇_H que cede por unidad de tiempo a la cocina.

Una máquina térmica recibe calor de un foco a 750 °C y cede calor al ambiente a 15 °C. Su rendimiento térmico real es del 43 %. 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 725 °C y un foco frío a 15 °C. Halla el máximo rendimiento térmico posible η_max.

Una máquina térmica de Carnot recibe 170 kW de calor de un foco a 850 °C y cede calor al ambiente a 30 °C. Todo su trabajo acciona un frigorífico de Carnot que extrae calor de un congelador a -5 °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 -25 °C en una cocina a 35 °C, extrayendo calor del compartimento a razón de 2 kW. Halla el máximo coeficiente de rendimiento posible COP_max.