Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una centrale elettrica eroga una potenza netta di 750 MW con un rendimento termico del 40%. Trova la potenza termica in ingresso Q̇_H fornita dal combustibile.

Un frigorifero sottrae calore al suo vano freddo con una potenza di 2 kW mentre il suo compressore assorbe 1 kW. Trova il suo coefficiente di prestazione COP_R.

Una macchina termica lavora tra un serbatoio caldo a 550 °C e un serbatoio freddo a 5 °C. Assorbe 4500 kJ di calore. Trova il massimo lavoro W_max che potrebbe produrre.

Una macchina termica lavora tra un serbatoio caldo a 725 °C e un serbatoio freddo a 10 °C. Assorbe 3000 kJ di calore. Trova il massimo lavoro W_max che potrebbe produrre.

Una macchina termica di Carnot riceve 120 kW di calore da una sorgente a 800 °C e cede calore all’ambiente a 20 °C. Tutto il suo lavoro aziona un frigorifero di Carnot che sottrae calore a un congelatore a -10 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 20 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.

Due macchine di Carnot lavorano in serie. La macchina A riceve calore da un serbatoio a 600 °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 40 °C. Entrambe le macchine producono lo stesso lavoro. Trova T_m in °C.