Problema — Bilanci di un ciclo

Testo

Una macchina termica esegue un ciclo: assorbe calore $Q_c = 800$ J dalla sorgente calda e ne cede $Q_f = 600$ J a quella fredda. Quanto vale il lavoro netto e il rendimento?

Soluzione

Primo principio sul ciclo. In un ciclo la macchina torna allo stato iniziale, quindi $\Delta U = 0$ e tutto il calore netto diventa lavoro:

$W = Q_c - Q_f$

Lavoro netto.

$W = 800 - 600 = 200 \ \text{J}$

Rendimento. È la frazione di calore assorbito convertita in lavoro utile:

$\eta = \frac{W}{Q_c} = \frac{200}{800} = 0{,}25$

$\ev{W = 200 \ \text{J}, \qquad \eta = 0{,}25 = 25\%}$

Su $800$ J prelevati dalla sorgente calda, solo $200$ J diventano lavoro; i restanti $600$ J vengono scaricati alla sorgente fredda, come impone il secondo principio.

Collegamenti

Argomenti: Macchine termiche Concetti: Rendimento · Primo principio della termodinamica Competenze: Risoluzione di un ciclo termodinamico · Conservazione dell’energia Oggetti: Macchina termica