Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 3,6 fornisce 6,5 kW di calore a una casa. Trova la potenza termica Q̇_L che preleva dall’aria esterna.

Una macchina termica assorbe 4800 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 3360 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il lavoro netto W prodotto per ciclo.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 850 °C e cede calore all’ambiente a 35 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 40%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Una macchina termica lavora tra un serbatoio caldo a 625 °C e un serbatoio freddo a 40 °C. Trova il massimo rendimento termico possibile η_max.

Due macchine di Carnot lavorano in serie. La macchina A riceve calore da un serbatoio a 650 °C e cede calore a un serbatoio intermedio alla temperatura T_m. La macchina B assorbe tutto quel calore e cede calore a un serbatoio a 25 °C. Entrambe le macchine producono lo stesso lavoro. Trova T_m in °C.

Una pompa di calore mantiene una casa a 21 °C mentre fuori ci sono 0 °C, fornendo 6 kW di calore alla casa. Trova il massimo coefficiente di prestazione possibile COP_max.