Esempiu di un mutore termicu (applicazione di a seconda lege di a termodinamica)

9 Esempi di prublemi di motori termichi (applicazione di a seconda lege di a termodinamica)

1. In un ciclu, un mutore assorbe 3000 Joule di calore da un reservoir à alta temperatura è rigetta 1000 Joule di calore à un reservoir à bassa temperatura. Determinate l'efficienza di u mutore termicu!

Discussione
Motore termicu U termine "carnot" in e dumande di sta pagina ùn hè micca listessu chè u mutore Carnot. Un mutore Carnot hè un mutore termicu ideale è esiste solu teoricamente. In cuntrastu, u mutore termicu mintuvatu in sta dumanda hè un veru mutore termicu, micca un mutore termicu teoricu (u mutore Carnot).
Hè cunnisciutu :
Calore assorbitu (Q_H) = 3000 Joule
Calore liberatu (Q_L) = 1000 Joule
Travagliu pruduttu da a macchina (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joule
Dumandatu Efficienza di u mutore termicu (e)
Jawab :

2. Un mutore termicu produce 2000 Joule di travagliu è rigetta 500 Joule di calore in un ciclu. L'efficienza di u mutore hè…

Discussione
Hè cunnisciutu :
Travagliu pruduttu da a macchina (W) = 2000 Joule
Calore liberatu (Q_L) = 5000 Joule
Calore assorbitu (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
Dumandatu Efficienza di u mutore termicu (e)
Jawab :

3. Un mutore di vittura hà una efficienza di 30%. Sè u mutore produce 10 000 Joule di travagliu per ciclu, quantu calore hè rigettatu da u mutore per ciclu?
Discussione
Hè cunnisciutu :
Efficienza (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Travagliu pruduttu da a macchina (W) = 3000 Joule
Dumandatu U calore dissipatu da u mutore à ogni ciclu (Q_L)
Jawab :
Calcula u calore assorbitu (Q_H) aduprendu a formula di efficienza (e) di un mutore termicu:
Calore dissipatu per ciclu (Q_L) = calore assorbitu (Q_H) – travagliu generatu (W)
Q_L = 10.000 Joule – 3000 Joule
Q_L = 7000 Joule

Efficienza di i motori termichi, motori di Carnot

4. Un mutore termicu assorbe 3.000 Joule di calore da un reservoir à alta temperatura è ne rigetta 2.400 Joule à un reservoir à bassa temperatura. L'efficienza di u mutore hè….
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Discussione:
Hè cunnisciutu :
Q_H = 3000 Joule, Q_L = 2400 Joule.
Dumandatu :
Efficienza (e) di un mutore termicu?
Jawab :
A risposta curretta hè C.

5. Un mutore Carnot hà un reservoir à alta temperatura di 300 ^oC è riserva à bassa temperatura 80 ^oC. L'efficienza di a macchina hè…
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Discussione:
Hè cunnisciutu :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Sè a temperatura hè cunnisciuta in unità Celsius, deve esse cunvertita in unità Kelvin (Kelvin hè u Sistema Internaziunale di unità di temperatura).
Dumandatu :
Efficienza (e) di un mutore di Carnot?
Jawab :

A risposta curretta hè A.

6. A temperatura massima di u reservoir di u mutore Carnot hè 600 K è a so efficienza hè di 60%. Per ottene una efficienza di 70%, a temperatura massima di u reservoir di u mutore Carnot deve esse...
A. 500 mila
B. 800 K
Circa 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
Discussione:
Hè cunnisciutu :
Dati 1: T_H = 600 K, e = 60%
Dati 2: T_H = …. K ?, e = 70 %
Dumandatu :
Alta temperatura (T_H)
Jawab :
Aduprate i dati 1 per calculà a bassa temperatura (T_L).
Aduprà T_L è dati 2 per calculà a temperatura massima (T_H)
Per ottene un'efficienza di 70%, a temperatura alta = 800 Kelvin.
A risposta curretta hè B.

7. Fighjate u graficu PV di u mutore Carnot quì sottu. Sè W = 5000 Joules, tandu a quantità di calore liberata da u mutore per ciclu hè...
A. 2.315 Joule
B. 3.475 Joule
C. 3.750 Joule
D. 5.000 Joule
E. 5.600 Joule

Discussione:
Hè cunnisciutu :
W = 5000 Joule
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Dumandatu :
Q₂ ?
Jawab :
Efficienza di u mutore di Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Solu u 59% di u calore hè adupratu per fà u travagliu. Aduprate sti dati per calculà u calore assorbitu da u mutore Carnot (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 Joule
Q₁ = 5000 Joule/0,59 = 8475 Joule
A quantità di calore assorbita da u mutore hè 8475 Joules.
A quantità di calore liberata da u mutore per ciclu:
W = Q₁ - Q₂
5000 Joule = 8475 Joule – Q₂
Q₂ = 8475 Joule – 5000 Joule
Q₂ = 3475 Joule
A risposta curretta hè B.

8. Fighjate u diagrama PV di u mutore Carnot quì sottu! Sè u calore assorbitu (Q₁) = 8000 Joules tandu u travagliu fattu da u mutore Carnot hè…
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Discussione:
Hè cunnisciutu :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Dumandatu :
W ?
Jawab :
Efficienza di u mutore di Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Solu u 54% di u calore hè adupratu per fà travagliu. Aduprate sti dati per calculà u travagliu fattu da u mutore Carnot (W).
(0,59)(8000) = 4720 Joule
U travagliu fattu da u mutore Carnot hè 4720 Joule.
A risposta curretta hè B.

9. Un mutore Carnot funziona trà una riserva di calore di 520 ^oC è riserva fredda 110 ^oC. Sè a macchina assorbe 3000 Joule di calore da u reservoir caldu, allora a quantità di calore rigettata da a macchina hè...
A. 450 joule
B. 800 joule
C. 1000 minuti
D. 1200 joule
E. 1440 joule
Discussione:
Hè cunnisciutu :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
Dumandatu :
Q₂ = … ?
Jawab :
Efficienza di u mutore di Carnot:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Aduprate sti dati per calculà u travagliu fattu da u mutore (W)
(0,52)(3000) = 1560 Joule
U travagliu fattu da u mutore hè 1560 Joule.
A quantità di calore liberata da u mutore:
Q₂ = 3000 Joule – 1560 Joule
Q₂ = 1440 Joule
U calore liberatu da u mutore hè 1440 Joule.