Scheda di esercizi di Macchine termiche e frigorifere con soluzioni

Una centrale elettrica eroga una potenza netta di 50 MW con un rendimento termico del 42%. Trova la potenza termica in ingresso Q̇_H fornita dal combustibile.

Un frigorifero sottrae calore al suo vano freddo con una potenza di 1,6 kW mentre il suo compressore assorbe 0,5 kW. Trova il suo coefficiente di prestazione COP_R.

Una macchina termica riceve calore da una sorgente a 500 °C e cede calore all’ambiente a 40 °C. Il suo rendimento termico effettivo è del 39%. 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 750 °C e un serbatoio freddo a 15 °C. Trova il massimo rendimento termico possibile η_max.

Una macchina termica di Carnot riceve 100 kW di calore da una sorgente a 700 °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 -20 °C e cede anch’esso calore all’ambiente a 25 °C. Trova la potenza termica Q̇_L sottratta al congelatore.

Un frigorifero mantiene il vano freddo a -18 °C in una cucina a 30 °C, sottraendo calore dal vano freddo a 3,5 kW. Trova la potenza minima in ingresso Ẇ_min.