Fisica - esercizi risolti, esempi esame

Consumo Energetico Illuminazione

Potenza totale = N tubi * Ptubo = 40 * 36 W = 1440 W

Si ipotizza accensione 8 ore gg. → Pt * Δt = 1440 * 8 = 11,52 kWh

Costo 0,12 € (€/kWh) Costo giornaliero = 11,52 kWh * 0,12 € = 2,3 €

200 gg di funzionamento = 2,3 * 200 = 460 €

ESERCIZIO FORZA PISTONE

• PISTONE 1 - Ø = 5 cm - r₁ = 0,025 m - S₁ = πr₁² = 0,00196 m²
• PISTONE 2 - Ø = 15 cm - r₂ = 0,075 m - S₂ = πr₂² = 0,0176 m²
• F₂ = 13300 N
• F₁ ?

F₁/S₁ = F₂/S₂ => F₁ = S₁/S₂ * F₂ = 0,00196/0,0176 * 13300 = 1,148 * 10³ N

ESERCIZIO PRESSIONE

GALLEGGIAMENTO GHIACCIO SULL'ACQUA

ESERCIZIO PRESSIONE

GALLEGGIAMENTO GHIACCIO SULL'ACQUA

_ρgghiaccio = 917 [Kg/m³]

_ρH₂O = 1000 [Kg/m³]

P = F

• V_a = volume di acqua spostata
• V_g = volume totale ghiaccio

P_a = (_mg * g = V_a * g)

⇨ P_p = _ρghiaccio : V_ghiacciototale * g

Devono essere uguali

_ρg * V_g * g = _ρH₂O * V_a * g

⇨ _ρg / _ρH₂O = (V_a / V_g)

917 / 1000 = 0,917

⇩ 90% del volume è immerso nell'acqua

MISCELEAZIONE ADIABATICA

1) Q_m1 = 400 [kg/h]t₁ = 32°C → p_s32°C = 0,04653φ₁ = 0,8

Q_m2 = 800 kg/ht₂ = 26°C → p_s26°C = 0,03360φ₂ = 0,5

Q_m3, t₃, φ₃?

Risultazione

Q_m1 + Q_m2 = Q_m3400 + 800 = 1200 kg/h = Q_m3

X₁ = 0,9622 p v₁p₁= 0,9622 · φ₁ · p_s1= 0,0246 [kg_v / kg_a] = X₁

X₂ = 0,9622 · 0,5 · 0,033601-0,5 · 0,03360≈ 0,0106 kg_v / kg_a = X₂

BILANCIO delle MASSE

X₁ · Q_m1 + X₂ · Q_M2 = X₃ · Q_m30,0246 · 400 + 0,0106 · 800 = X₃ · 1200X₃ = 0,0153 [kg_v / kg_a]

PORTATA

Qm?

densità aria ρ = 1,2 kg/m³

velocità aria nel condotto = W = 6,1 m/s

diametro tubo = dL = 10cm = 0,1 m

Qm = ρ . W . S = 1,2 kg/m³ . 6,1 m/s . 0,1 m = 2,26 (kg/s)

S ≈ π . d

Esercizio - Parete Laterizio 3 Teste

• Resistenza Termica
• Tempo di Ritardo Parete

λ = 0.41 W λ = 0.172 W/mK ϱ = 1920 kg/m^3 C = 835 J/kgK

α ≈ λ/pc 0.172 / 1920*835 = 4.48·10^-7

Resistenza Termica Superficiale

R = 1/λ = 0.41/0.72 = 0.57 K/W

Tempo Ritardo Della Parete

z = √(δ^2 / 2δ².W) dove W = 2π/P = 2π/T = 2π/86400 2χ/ 86/00 = 7.27·10^-5 2χ = √(0.41²/2(4.48·10^-7) 7.27·10^-5) ≈ 50743.3 (s) ≈ 14 h

Tempo di Ritardo entra in Gioco in Regime non Stazionario → dove la temperatura in quel punto varia nel tempo

COEFFICIENTE PRESTAZIONE (ESAME)

Calcolare la prestazione di una pompa di calore che mantiene una abitazione alla temperatura di 20°C secondo che:

• La potenza fornita dalla PdC sull'abitazione è pari a 20 kW
• La potenza elettrica erogata pari a 8 kW

_COPpdc:

1. _Qu calore liberato interno alla casa
2. _Ln energia spesa

_COPpdc = _Qu/_Ln = 20/8 = 2,5 kW

COEFFICIENTE PRESTAZIONE

_Ln min? PER RISCALDARE CASA

• _Tinterno = _T1 = 20°C
• _Test = _T2 = -5°C

_Ln min?

_{COPpdc MAX} = _Qu/(_{Ln - Qe}) = 1/(1 - (_Qe/_Qu))

= [1/(1 - _T2/_T1)] = 1/(1 - ²⁶⁸/₂₉₃) = 11,7

(in Kelvin)

Rendimento ideale MAX

_{Ln min} - _Qu/_{COPpdc MAX} = 37,5/11,7 = 3,2 kW

ESERCIZIO QUANTO VALE _Ln? QUANTO _Qe?

• _T1 = 20°C
• _T2 = -20°C

_Qd = 20 kW = _Qu

_COPpdc = 2,5

_Ln = _Qu/_COPpdc = 20/2,5 = 8 kW

Se _Qu - _Qe = _Ln allora => _Qe = _Qu - _Ln = Q_e = 20 - 8 = 12 kW

Esercizio ciclo Carnot

t₁ = 800° → T₁ = 1073K

t₂ = 20° → T₂ = 293K

Emax?

Emax = 1 - ²⁹³/₁₀₇₃ = 0,72 = 72%

Celsius → Kelvin + 273

ε = η = ^Lm/_Qe = Qe - Qu = 1 - ^Qu/_Qe / 1 - ^Qu/_Q1

In caso di trasformazioni reversibili 0 < ε < 1

Erev = 1 - ^T₂/_T1 < 1

ESERCIZIO ILLUMINAZIONE di INTERNI

η = _φu / _φt = flusso utile / flusso tot. richiesto

η: BEFF. di UTILIZZAZIONE

φ_tot = _{E . S} / _η (illuminamento)

E = _φu / _S => _φu = E . S

m soffitto = 0,7 (riflettanza)

pd1 (piano di lavoro)

m parte = 0,15 (riflettanza)

FATTORE di FORMA K = _{0.18 a + 0.2 b} / _h

a = 10

b = 20

h = 4

8 + 10 + 0.2 . 20 = 12 / 2.5 = 4.8

lampade fluorescenti dirette (con grafico di deflessione)

SU TABELLA TROVO η = 0.146 (dato che k = 4.8 ≃ 5)

SAPENDO CHE E = 300 lux e S = 200 m² si evincola

φ_t = _{E . S} / _η = _{300 . 200} / _0.146 = 130434.78

h'entità: _φt / _φtuso = ₁₃₀₄₃₄ / ₅₂₀₀ ≃ 25.08

p: 25.58 = 1450 W = 1,45 kW

potenza nominale (valore tabulato)