Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 4200 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 2940 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 5,25 kW mentre il suo compressore assorbe 2,1 kW. Trova il suo coefficiente di prestazione COP_R.

Una macchina termica reversibile (di Carnot) assorbe 600 kJ di calore da un serbatoio a 675 °C e ne cede 173 kJ per ciclo. Trova la temperatura T_L del serbatoio freddo in °C.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 300 °C e cede calore all’ambiente a 15 °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.

Un frigorifero mantiene il vano freddo a -20 °C in una cucina a 25 °C, sottraendo calore dal vano freddo a 4,5 kW. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.

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 20 °C. Entrambe le macchine hanno lo stesso rendimento termico. Trova T_m in °C.