Esercizi su Ciclo di Carnot

Un frigorifero reversibile opera tra un serbatoio caldo a $\displaystyle { T_h=3.10\times10^{2}\ \mathrm{K} }$ e un serbatoio freddo a $\displaystyle { T_c=2.70\times10^{2}\ \mathrm{K} }$.

Ogni ciclo il frigorifero estrae dal serbatoio freddo $\displaystyle { Q_c=2.50\times10^{2}\ \mathrm{J} }$.

Calcola il coefficiente di prestazione $\displaystyle { \mathrm{COP} }$ e il lavoro minimo necessario per ciclo.

Un motore di Carnot opera fra $\displaystyle { T_{\mathrm{h}}=500\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_{\mathrm{c}}=250\ \mathrm{K} }$.

Durante ogni ciclo cede al serbatoio freddo $\displaystyle { 1.00\times10^{3}\ \mathrm{J} }$ di calore.

Calcola il calore assorbito dal serbatoio caldo per ciclo e il lavoro prodotto per ciclo.

Un ciclo di Carnot utilizza un gas ideale monoatomico con quantità di sostanza $\displaystyle { n=1.00\ \mathrm{mol} }$.

La fase di espansione isoterma avviene alla temperatura calda $\displaystyle { T_h=400\ \mathrm{K} }$ e il volume passa da $\displaystyle { V_1=10.0\ \mathrm{L} }$ a $\displaystyle { V_2=20.0\ \mathrm{L} }$.

La temperatura fredda è $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Usa la costante universale dei gas $\displaystyle { R=8.314\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}} }$.

Calcola il calore assorbito durante l'isoterma calda $\displaystyle { Q_h }$, l'efficienza $\displaystyle { \eta }$ e il lavoro prodotto per ciclo $\displaystyle { W }$.

Un motore di Carnot usa $\displaystyle { n=1.00\ \mathrm{mol} }$ di gas ideale monoatomico e lavora tra $\displaystyle { T_h=8.00\times10^{2}\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=2.00\times10^{2}\ \mathrm{K} }$.

Durante l'espansione isotermica alla temperatura alta il gas aumenta il suo volume di un fattore $\displaystyle { 3 }$.

Calcola il calore assorbito $\displaystyle { Q_h }$, il lavoro netto per ciclo $\displaystyle { W_{\mathrm{net}} }$ e il calore ceduto $\displaystyle { Q_c }$.

Un frigorifero reversibile (ciclo di Carnot come dispositivo frigorifero) opera fra un ambiente caldo a $\displaystyle { T_h=300\ \mathrm{K} }$ e uno freddo a $\displaystyle { T_c=250\ \mathrm{K} }$.

Il frigorifero estrae dal vano freddo per ciclo un calore pari a $\displaystyle { Q_c=500\ \mathrm{J} }$.

Calcola il coefficiente di prestazione $\displaystyle { \mathrm{COP} }$ del frigorifero, il lavoro input per ciclo $\displaystyle { W }$ e il calore ceduto all'ambiente $\displaystyle { Q_h }$.

Un frigorifero reversibile opera tra la stanza a $\displaystyle { T_h=290\ \mathrm{K} }$ e un vano freddo a $\displaystyle { T_c=250\ \mathrm{K} }$.

Per ciclo il frigorifero asporta $\displaystyle { Q_c=150\ \mathrm{J} }$ dal vano freddo.

Calcolare il coefficiente di prestazione di Carnot e il lavoro minimo richiesto per ciclo.

Calcola l'efficienza del ciclo di Carnot per un motore che opera fra due serbatoi.

La temperatura del serbatoio caldo è $\displaystyle { 227^\circ\mathrm{C} }$.

La temperatura del serbatoio freddo è $\displaystyle { 27^\circ\mathrm{C} }$.

Un motore di Carnot opera tra una sorgente calda a $\displaystyle { T_h=600\ \mathrm{K} }$ e una sorgente fredda a $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Durante ogni ciclo il motore assorbe calore $\displaystyle { Q_h=1200\ \mathrm{J} }$ dalla sorgente calda.

Calcolare l'efficienza termica massima, il lavoro per ciclo e il calore ceduto alla sorgente fredda.

Calcola l'efficienza di un motore di Carnot che opera tra $\displaystyle { T_h=600\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Se l'energia assorbita dal serbatoio caldo per ciclo è $\displaystyle { Q_h=1.20\times10^{3}\ \mathrm{J} }$, calcola il lavoro netto svolto per ciclo.

Una macchina di Carnot opera tra un serbatoio caldo e uno freddo.

La temperatura del serbatoio caldo è $\displaystyle { T_h=600\ \mathrm{K} }$.

La temperatura del serbatoio freddo è $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Calcola l'efficienza massima possibile della macchina di Carnot.

Una centrale dispone di un serbatoio caldo a $\displaystyle { T_h=9.50\times10^{2}\ \mathrm{K} }$ e di un serbatoio freddo a $\displaystyle { T_c=3.00\times10^{2}\ \mathrm{K} }$.

Se si ha a disposizione per ciclo una quantità di calore utile di $\displaystyle { Q_h=2.50\times10^{6}\ \mathrm{J} }$, qual è il lavoro massimo ottenibile dal ciclo di Carnot e quale è l'efficienza massima teorica?

Una macchina di Carnot assorbe per ciclo un calore dal serbatoio caldo pari a $\displaystyle { Q_h=2000\ \mathrm{J} }$.

Le temperature dei serbatoi sono $\displaystyle { T_h=500\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Calcola l'efficienza massima $\displaystyle { \eta }$, il lavoro utile prodotto per ciclo $\displaystyle { W }$ e il calore ceduto al serbatoio freddo $\displaystyle { Q_c }$.

Un motore di Carnot lavora fra un serbatoio caldo a $\displaystyle { 500\ \mathrm{K} }$ e uno freddo a $\displaystyle { 300\ \mathrm{K} }$.

Ad ogni ciclo assorbe dal serbatoio caldo $\displaystyle { 1.20\times10^{3}\ \mathrm{J} }$ di calore netto.

Calcola il lavoro prodotto per ciclo e il calore ceduto al serbatoio freddo per ciclo.

Un motore di Carnot opera tra $\displaystyle { T_h=800\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=300\ \mathrm{K} }$.

Ad ogni ciclo l'insieme assorbe $\displaystyle { Q_h=2.00\ \mathrm{kJ} }$ dalla sorgente calda.

Determinare il lavoro massimo ottenibile per ciclo e il calore ceduto alla sorgente fredda, esprimendo i risultati in kilojoule con tre cifre significative.

Una pompa di calore idealizzata lavora tra un ambiente freddo a $\displaystyle { T_c=2.60\times10^{2}\ \mathrm{K} }$ e un ambiente riscaldato a $\displaystyle { T_h=3.50\times10^{2}\ \mathrm{K} }$.

La pompa deve fornire al serbatoio caldo una potenza termica di $\displaystyle { \dot{Q}_h=5.00\times10^{3}\ \mathrm{W} }$.

Calcola il coefficiente di prestazione per riscaldamento $\displaystyle { \mathrm{COP}_{\mathrm{hp}} }$, la potenza elettrica minima richiesta $\displaystyle { \dot{W}\, }$ e la potenza sottratta al serbatoio freddo $\displaystyle { \dot{Q}_c }$.

Un motore di Carnot opera tra $\displaystyle { T_{\mathrm{h}}=600\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_{\mathrm{c}}=300\ \mathrm{K} }$.

Ad ogni ciclo assorbe $\displaystyle { 2.50\times10^{3}\ \mathrm{J} }$ di calore dal serbatoio caldo.

Il motore compie $\displaystyle { 20\ \mathrm{s^{-1}} }$ cicli al secondo.

Calcola la potenza meccanica erogata dal motore.

Una macchina di Carnot opera tra $\displaystyle { T_h=800\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=400\ \mathrm{K} }$.

In ogni ciclo la macchina assorbe dal serbatoio caldo un calore pari a $\displaystyle { Q_h=1500\ \mathrm{J} }$.

La macchina compie $\displaystyle { f=2.00\ \mathrm{s^{-1}} }$ cicli al secondo.

Calcola l'efficienza $\displaystyle { \eta }$, il lavoro per ciclo $\displaystyle { W_{\text{ciclo}} }$ e la potenza media erogata $\displaystyle { P }$.

Un motore di Carnot opera tra $\displaystyle { T_h=1000\ \mathrm{K} }$ e $\displaystyle { T_c=400\ \mathrm{K} }$.

Per ciclo il motore compie lavoro $\displaystyle { W=500\ \mathrm{J} }$.

Determinare il calore assorbito dalla sorgente calda $\displaystyle { Q_h }$, il calore ceduto $\displaystyle { Q_c }$, la variazione di entropia della sorgente calda $\displaystyle { \Delta S_h }$ e della sorgente fredda $\displaystyle { \Delta S_c }$ per ciclo.

Un motore di Carnot ha efficienza $\displaystyle { \eta=0.40 }$ quando opera con una sorgente fredda a $\displaystyle { T_c=290\ \mathrm{K} }$.

Determinare la temperatura della sorgente calda $\displaystyle { T_h }$.

Calcolare inoltre il lavoro massimo per ciclo se il motore assorbe $\displaystyle { Q_h=1.20\ \mathrm{kJ} }$ per ciclo.

Si richiede che un motore di Carnot abbia efficienza $\displaystyle { 60\% }$.

Il serbatoio freddo ha temperatura $\displaystyle { 20^\circ\mathrm{C} }$.

Determina la minima temperatura del serbatoio caldo in Kelvin per raggiungere quella efficienza.