Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Termodinamica Secondo principio della termodinamica Rendimento di una macchina termica

Rendimento

10 esercizi

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Se si considerano macchine termiche che lavorano tra due sorgenti di calore date, il teorema di Carnot afferma che il rendimento di una macchina reversibile A:

A: è sempre maggiore o eguale a quello di una qualunque altra macchina B.

B: è sempre minore di quello di una qualunque altra macchina B.

C: è sempre minore o eguale a quello di una qualunque altra macchina B.

D: è sempre maggiore di quello di una qualunque altra macchina B.

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Fisica

Quale tra le seguenti affermazioni è una conseguenza diretta del teorema di Carnot?

A: Tutti i cicli reversibili hanno lo stesso rendimento.

B: Tutti i cicli reversibili che lavorano tra le stesse due temperature hanno lo stesso rendimento.

C: Tutti i cicli reversibili che lavorano tra due sorgenti di calore hanno lo stesso rendimento.

D: Tutti i cicli reversibili che lavorano tra le stesse due temperature e con lo stesso percorso hanno lo stesso rendimento.

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Fisica

Una macchina termica è:

A: una trasformazione ciclica che utilizza almeno due sorgenti di calore.

B: un dispositivo che funziona mediante una trasformazione qualunque.

C: una trasformazione ciclica qualunque.

D: un dispositivo che funziona mediante una trasformazione ciclica che utilizza almeno due sorgenti di calore.

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Il rendimento r di una macchina termica che lavora tra due sorgenti di calore assorbendo il calore Q da quella a temperatura superiore e cedendo il calore Q' a quella a temperatura inferiore può essere calcolato mediante l'espressione:

A: r = -Q'/Q

B: r = Q'/Q

C: r = 1 + Q'/Q

D: r = 1 - Q'/Q

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Una macchina termica ideale lavora tra le due temperature T₁ = 27 °C e T₂ = 127 °C. Quanto vale il suo rendimento?

A: 25%

B: 79%

C: 45%

D: 75%

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Si può costruire una macchina termica che a ogni ciclo assorbe una quantità di calore pari a 40 J da una sorgente a temperatura T = 400 K e cede 25 J a un refrigerante alla temperatura T = 320 K?

A: No, perché la macchina avrebbe un rendimento maggiore rispetto a una macchina reversibile.

B: Sì, perché T₂ >T₁.

C: No, perché 25/400 è diverso da 320/400.

D: Sì, perché Q₂ > | Q₁|.

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Chiamiamo r il rendimento di una macchina reversibile R che lavora tra le temperature T₂ e T₁ < T₂.
Se R funziona in senso inverso è una macchina frigorifera con coefficiente di prestazione f = (1/r) - 1.
Quali tra le seguenti affermazioni saranno vere?

A: f = (lavoro fatto dall'esterno)/(calore assorbito)

B: f = (calore assorbito)/(lavoro fatto dall'esterno)

C: f = T₂/(T₂ + T₁)

D: f = T₁/(T₂ - T₁)

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Un macchina termica con rendimento del 25% sviluppa un potenza P = 50 kW.
Quali tra le seguenti affermazioni sono vere?

A: In un'ora la macchina assorbe dalla sorgente a temperatura maggiore una quantità di calore Q = 1,8 · 10⁸ J.

B: In un'ora la macchina assorbe dalla sorgente a temperatura maggiore una quantità di calore Q = 7,2 · 10⁸ J.

C: Il lavoro della macchina in un'ora è L = 2,5 · 10³ J.

D: Il lavoro della macchina in un'ora è L = 1,8 · 10⁸J.

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Il rendimento di una macchina termica reversibile che funziona tra la temperatura T e una temperatura superiore T' è dato dall'espressione r = 1 – ________.
Esso varrebbe 1 se la sorgente più fredda fosse a T = ________. Ma per il secondo principio della termodinamica il rendimento è sempre ________ di 1, perciò non si può raggiungere lo zero ________.

Posizionamento

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In che modo si può agire sulle sorgenti di calore per far aumentare il rendimento di una macchina termica?

A: Abbassare la temperatura della sorgente più calda e innalzare quella della sorgente più fredda.

B: Migliorare la qualità delle due sorgenti di calore.

C: Cambiare le temperature delle sorgenti non influenza il rendimento.

D: Innalzare la temperatura della sorgente più calda e abbassare quella della sorgente più fredda.

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