Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 5000 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 4000 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il lavoro netto W prodotto per ciclo.

Un frigorifero sottrae calore al suo vano freddo con una potenza di 9,46 kW mentre il suo compressore assorbe 2,2 kW. Trova il suo coefficiente di prestazione COP_R.

Una macchina termica lavora tra un serbatoio caldo a 675 °C e un serbatoio freddo a 25 °C. Trova il massimo rendimento termico possibile η_max.

Un frigorifero reversibile mantiene una cella frigorifera a -25 °C sottraendo 6 kW di calore, e cede calore all’ambiente a 20 °C. Trova la potenza termica Q̇_H che cede.

Due macchine di Carnot lavorano in serie. La macchina A riceve calore da un serbatoio a 550 °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 20 °C. Entrambe le macchine hanno lo stesso rendimento termico. Trova T_m in °C.

Una macchina termica di Carnot riceve 60 kW di calore da una sorgente a 500 °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.