Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 4,4 fornisce 6 kW di calore a una casa. Trova la potenza termica Q̇_L che preleva dall’aria esterna.

Un frigorifero sottrae calore al suo vano freddo con una potenza di 3,99 kW mentre il suo compressore assorbe 2,1 kW. Trova la potenza termica Q̇_H che cede alla cucina.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 650 °C e cede calore all’ambiente a 30 °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.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 800 °C e cede calore all’ambiente a 30 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 54%. Trova il suo rendimento di secondo principio η_II, il rapporto tra il rendimento effettivo e il rendimento di Carnot.

Una macchina termica assorbe 800 kJ di calore da un serbatoio a 650 °C, produce 432 kJ di lavoro e cede il resto a un serbatoio a 30 °C, per ciclo. Trova l’entropia totale generata S_gen per ciclo.

Una pompa di calore mantiene una casa a 20 °C mentre fuori ci sono 0 °C, fornendo 10 kW di calore alla casa. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.