Motore stirling

Motore Stirling freezer di un frigorifero

Motore Stirling freezer di un frigorifero

Un motore Stirling impiega n = 8,8 · 10^-3 moli di un gas ideale, opera tra due sorgenti di temperatura T₁ = 95 °C e T₂ = 24 °C, gira a una velocità di 0,70 cicli al secondo e il rapporto tra i volumi durante l'espansione del fluido motore è 2,0. Trovare:

• Il lavoro netto per ciclo;
• La potenza del motore;
• Il calore fornito al gas in un ciclo;
• Il rendimento.

Ciclo di Stirling

2 isoterme e 2 isocore.

L_AB = nRT₁ ln V_C / V_A ; L_CD = nRT₂ ln V_A / V_B ; L_BC = L_DA = 0.

Lavoro netto: L = nRT₁ ln V_C / V_A - nRT₂ ln V_B / V_A = nR (T₁ - T₂) ln V_B / V_A = = 8 · 10^-3 (95 - 24) · 8,314 · ln 2 = 3,3 J.

b) P = L / t ; t = 1 / f ; t = 1 / 0,70 = 1,428 s → P = 3,3 / 1,428 = 2,3 W.

c) Nell'isoterma ΔU = 0 ⇒ Q = L.

Q₁₂ = L_AB = nRT₁ ln V_C / V_A ; T₁ = 273,15 + 95 = 368,15 K.

Q₁ = 8 · 10^-3 · 8,314 · 368,15 · ln 2 = 17 J + (Q_DA = ΔV).

d) Il ciclo è reversibile, allora:

Rendimento: η = 1 - T₂ / T₁ = 1 - 273,15 + 24 / 273,15 + 95 = 0,193 = 19%.