Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 3800 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 3040 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il suo rendimento termico η.

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 3 fornisce 11,5 kW di calore a una casa. Trova la potenza termica Q̇_L che preleva dall’aria esterna.

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 lavora tra un serbatoio caldo a 625 °C e un serbatoio freddo a 10 °C. Assorbe 4500 kJ di calore. Trova il massimo lavoro W_max che potrebbe produrre.

Una macchina termica di Carnot riceve 110 kW di calore da una sorgente a 1000 °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 -30 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 27 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.

Due macchine di Carnot lavorano in serie. La macchina A riceve calore da un serbatoio a 800 °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 10 °C. Entrambe le macchine hanno lo stesso rendimento termico. Trova T_m in °C.