Computer Engineering - Fisica

21 Macchine termiche

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Esercitazione 22: cicli termodinamici II, macchine termiche Esercizio 1 Una certa quantità di gas perfetto subisce un’espansione isoterma reversibile dallo stato A (P A = 1 atm, V A = 20 litri) allo stato B (V B = x 2 V A , con x=1.1), quindi una compressione isobara reversibile fino ad uno stato C, e poi una trasformazione reversibile con PV 2 =costante, che riporta il gas nello stato A. Si calcoli il valore di V C e il lavoro compiuto dal gas in corrispondenza dell’intera trasformazione ciclica. [V C = 22 litri, L ABCA =17.8 J] Esercizio 2 Un motore a benzina utilizza un gas ideale biatomico, che lavora (ciclo Otto) tra le temperature T C = 1500 K e T A = 300 K. Determinare il rapporto r di compressione sapendo che il rendimento è del 20%. [ r = 1.75] Esercizio 3 Un gas ideale biatomico effettua il ciclo termodinamico reversibile mostrato in figura. Con in valori p A = 10000 Pa, V A = 0.3 m 3 , p C = 5000 Pa e V C = 0.5 m 3 . Calcolare: a) il lavoro totale scambiato con l’ambiente; b) il calore scambiato con l’ambiente durante la trasformazione CA; [ L = 500 J; QCA = - 250 J] Esercizio 4 Una macchina termica assorbe Q1 = 1200 J da un serbatoio ad alta temperatura e ne cede Q2 = - 900 J ad un serbatoio più freddo. Calcolare: a) il rendimento della macchina; b) il lavoro fornito in un ciclo termico; c) la potenza della macchina considerando che opera a 300 cicli/min. [ η = 0.25; L = 300 J; P = 1500 W ] Esercizio 5 Una macchina irreversibile M1 lavora tra due sorgenti di calore A e B alle temperature T A e T B con T A = 3 T B . Il calore ceduto alla sorgente B è interamente prelevato da una seconda macchina termica M2, reversibile, che scambia calore con una terza sorgente C alla temperatura T C = T B /2. Sapendo che la somma dei lavori prodotti dalle due macchine è L = 4 kJ e che il calore assorbito dalla macchina M2 è QB = 2 kJ, si calcoli: a) il calore Q A assorbito dalla macchina M1 dal serbatoio A; b) il rapporto tra il rendimento della macchina M1 e il rendimento che si avrebbe se la macchina fosse reversibile. [ QA = 5 kJ; η 1 / η 1,rev =0.9 ]