Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 3,9 fornisce 17,5 kW di calore a una casa. Trova la potenza elettrica Ẇ che assorbe.

Una macchina termica assorbe 5000 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 2750 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il suo rendimento termico η.

Una macchina termica reversibile (di Carnot) assorbe 1000 kJ di calore da un serbatoio a 475 °C e ne cede 365 kJ per ciclo. Trova la temperatura T_L del serbatoio freddo in °C.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 800 °C e cede calore all’ambiente a 10 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 52%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Un frigorifero mantiene il vano freddo a 4 °C in una cucina a 32 °C, sottraendo calore dal vano freddo a 1 kW. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.

Una macchina termica di Carnot riceve 150 kW di calore da una sorgente a 650 °C e cede calore all’ambiente a 20 °C. Tutto il suo lavoro aziona un frigorifero di Carnot che sottrae calore a un congelatore a -25 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 20 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.