Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 4,7 fornisce 11 kW di calore a una casa. Trova la potenza termica Q̇_L che preleva dall’aria esterna.

Una centrale elettrica eroga una potenza netta di 150 MW con un rendimento termico del 30%. Trova la potenza termica Q̇_L ceduta all’acqua di raffreddamento.

Un frigorifero reversibile mantiene una cella frigorifera a -30 °C sottraendo 1,5 kW di calore, e cede calore all’ambiente a 35 °C. Trova la potenza termica Q̇_H che cede.

Una macchina termica lavora tra un serbatoio caldo a 550 °C e un serbatoio freddo a 30 °C. Assorbe 3200 kJ di calore. Trova il massimo lavoro W_max che potrebbe produrre.

Una pompa di calore fornisce 18,5 kW di calore a un impianto di riscaldamento a 35 °C, prelevando calore da una sorgente a -10 °C. Il suo COP effettivo è il 45% del COP di Carnot tra queste temperature. Trova la potenza elettrica Ẇ che assorbe.

Una macchina termica di Carnot riceve 200 kW di calore da una sorgente a 450 °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 0 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 27 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.