Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 3700 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 2775 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il suo rendimento termico η.

Una centrale elettrica eroga una potenza netta di 50 MW con un rendimento termico del 45%. Trova la potenza termica in ingresso Q̇_H fornita dal combustibile.

Un frigorifero reversibile mantiene una cella frigorifera a -5 °C sottraendo 3 kW di calore, e cede calore all’ambiente a 28 °C. Trova la potenza termica Q̇_H che cede.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 300 °C e cede calore all’ambiente a 15 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 35%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Una macchina termica assorbe 2200 kJ di calore da un serbatoio a 650 °C, produce 770 kJ di lavoro e cede il resto a un serbatoio a 10 °C, per ciclo. Trova l’entropia totale generata S_gen per ciclo.

Una macchina termica di Carnot riceve 90 kW di calore da una sorgente a 550 °C e cede calore all’ambiente a 27 °C. Tutto il suo lavoro aziona un frigorifero di Carnot che sottrae calore a un congelatore a -20 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 27 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.