Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una centrale elettrica eroga una potenza netta di 100 MW con un rendimento termico del 45%. Trova la potenza termica in ingresso Q̇_H fornita dal combustibile.

Una macchina termica assorbe 3900 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 2925 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il lavoro netto W prodotto per ciclo.

Un frigorifero reversibile mantiene una cella frigorifera a -18 °C sottraendo 4 kW di calore, e cede calore all’ambiente a 30 °C. Trova la potenza termica Q̇_H che cede.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 400 °C e cede calore all’ambiente a 15 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 37%. 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 -25 °C in una cucina a 25 °C, sottraendo calore dal vano freddo a 3,5 kW. Trova il massimo coefficiente di prestazione possibile COP_max.

Una macchina termica di Carnot riceve 70 kW di calore da una sorgente a 1000 °C e cede calore all’ambiente a 30 °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 30 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.