Rendimento delle macchine termiche

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Una macchina termica converte l'energia termica in energia meccanica, utilizzando il calore derivante da reazioni chimiche o nucleari.
Il frigorifero trasferisce il calore dall'interno all'esterno, mantenendo bassa la temperatura interna grazie a un ciclo di compressione ed espansione di un gas.
Il coefficiente di resa di un frigorifero, indicato come COP, misura l'efficienza nel rimuovere calore rispetto al lavoro svolto dal compressore.
Il rendimento di una macchina termica è dato dal rapporto tra il lavoro prodotto e il calore assorbito dalla sorgente calda.
In una trasformazione ciclica, l'energia interna iniziale e finale della macchina termica sono uguali, con la relazione Qc = L + Qf.

La macchina termica è un dispositivo in grado di trasformare il calore, ovvero l’energia termica, in lavoro, l’energia meccanica. Con calore si intende l'apporto di energia trasformata a seguito di una reazione chimica o nucleare, mentre con lavoro l’energia scambiata tra due sistemi attraverso l’azione di una forza o una risultante di forze.
Il frigorifero frigorifero possiede la capacità di spostare il calore dal suo interno verso l’esterno, mantenendo al fresco gli alimenti e la cucina al caldo.

Maggiore è la quantità di calore rimosso, maggiore è l’efficienza del frigorifero, misurata dal coefficiente di resa [COP= Qrimosso / L]. Un gas ad alta pressione viene spinto dal motore del compressore verso la serpentina, nella parte posteriore del frigorifero, dove ha tempo di raffreddarsi e diventare liquido, trasferendo calore verso l’esterno. Il liquido passa poi nei condotti interni per poi evaporare ed assorbire calore. Infine, il fluido ritorna al compressore ed il processo ricomincia.
Il rendimento
Una macchina termica sfrutta il calore per ricavarne lavoro con una trasformazione ciclica, che dunque torna allo stato iniziale. Essa si basa su tre passaggi fondamentali:

Una macchina termica è efficiente se produce molto lavoro consumando poco calore. Dunque, la sua efficienza è rappresentata dal rendimento r, pari al rapporto tra il lavoro ottenuto e il calore fornito dalla sorgente calda:
r = L / Qc. La trasformazione è ciclica, dunque l’energia interna iniziale è uguale a quella finale, infatti l'energia fornita alla macchina (Qc) e quella ceduta dalla macchina (L e Qf) devono essere uguali, quindi: Qc=L+Qf.

Rendimento delle macchine termiche - Formule ed esempi pratici

Appunto di fisica sul rendimento delle macchine termiche con analisi delle caratteristiche e delle proprietà principali come le seguenti: calore, lavoro ed esempi pratici.

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