Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 1100 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 825 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il suo rendimento termico η.

Una pompa di calore con un coefficiente di prestazione di 4,5 fornisce 5,5 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 300 °C e cede calore all’ambiente a 35 °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 lavora tra un serbatoio caldo a 650 °C e un serbatoio freddo a 25 °C. Trova il massimo rendimento termico possibile η_max.

Due macchine di Carnot lavorano in serie. La macchina A riceve calore da un serbatoio a 1000 °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 30 °C. Entrambe le macchine hanno lo stesso rendimento termico. Trova T_m in °C.

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