Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una macchina termica assorbe 2000 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 1300 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il lavoro netto W prodotto per ciclo.

Una macchina termica assorbe 700 kJ di calore da un serbatoio caldo e ne cede 420 kJ a un serbatoio freddo in ogni ciclo. Trova il suo rendimento termico η.

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.

Un frigorifero reversibile mantiene una cella frigorifera a 0 °C sottraendo 2,5 kW di calore, e cede calore all’ambiente a 25 °C. Trova la potenza termica Q̇_H che cede.

Una macchina termica di Carnot riceve 20 kW di calore da una sorgente a 800 °C e cede calore all’ambiente a 25 °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 25 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.

Una pompa di calore mantiene una casa a 21 °C mentre fuori ci sono 2 °C, fornendo 4 kW di calore alla casa. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.