Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 4800 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 2640 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il lavoro netto W prodotto per ciclo.

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 3,2 fornisce 11,5 kW di calore a una casa. Trova la potenza termica Q̇_L che preleva dall’aria esterna.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 400 °C e cede calore all’ambiente a 25 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 42%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 900 °C e cede calore all’ambiente a 25 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 30%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Una macchina termica di Carnot riceve 180 kW di calore da una sorgente a 800 °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 -20 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 20 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.

Un frigorifero mantiene il vano freddo a 5 °C in una cucina a 30 °C, sottraendo calore dal vano freddo a 2 kW. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.