edutecnica

Ciclo di Carnot : esercizi risolti


Esercizio 1

Viene realizzato un ciclo di Carnot tra due sorgenti alle temperature Ts=370°K e Ti=240°K con una pressione massima di 700kPa ed una pressione minima di 100 kPa. Il fluido di lavoro č costituito da 1kg di azoto
RN2=0,296 kJ/kg°K.

Determinare i valori delle coordinate nel piano PV.
Calcolare la quantitŕ di calore scambiato alla temperatura superiore e a quella inferiore.
Trovare il rendimento del ciclo motore.

Esercizio 2

Una massa m=0,85 kg di aria esegue un ciclo di Carnot tra i seguenti punti

p1=1180 kPa
p2=590 kPa
p3=196 kPa
Ts=473°K
Raria=0,287kJ/kg°k

Trova le coordinate mancanti dei quattro punti del ciclo sul piano PV, il lavoro compiuto ed il rendimento.

Esercizio 3

Un ciclo di Carnot viene eseguito da 10kg di azoto tra le due sorgenti termiche

Ts=1000°K
Ti=300°K,
si conosce
p4=98,1kPa
qs=q12=548 kJ/kg

Determina il diagramma del ciclo sul piano PV e il rendimento.

Esercizio 4


Dell'ossigeno (k=1,4) evolve secondo un ciclo dato dalle seguenti trasformazioni:
Compressione isoterma da 1 (p1=0,9bar v1=0,88 m3/kg) a 2.
Trasformazione isocora da 2 a 3 (p3=21,5bar) .
Trasformazione politropica da 3 a 1 (n=1,32).

Determinare La temperatura massima e minima del ciclo. Le quantitŕ di calore scambiate lungo le singole trasformazioni. Il rendimento.

Esercizio 5


Dell'aria secca (k=1,4, R=0,287 kJ/kg°K) evolve secondo un ciclo costituito dalle seguenti trasformazioni:
Compressione isoterma da 1 (p1=1,3bar) a 2. Compressione adiabatica da 2 a 3 (p3=17bar e v3=0,087 m3/kg).
Trasformazione isobara da 3 a 4 (T4=615°K).
Trasformazione politropica da 4 a 1 (n=1,23).

Trovare le quantitŕ di calore scambiate lungo le singole trasformazioni e il rendimento.

Esercizio 6

Un motore termico fa compiere ad una mole di gas monoatomico la seguente trasformazione
1.) trasformazione AB isocora, reversibile TA=300°K TB=600°K pA=1atm
2.) trasformazione BC adiabatica reversibile
3.) trasformazione CA isobara reversibile

Calcolare

a.) tutte le coodinate termodinamiche per ogni stato di equilibrio
b.) calore e lavoro per ogni singola trasformazione
c.) il rendimento del ciclo

Esercizio 7

Un fluido, costituito da 0,4 moli di gas ideale esegue un ciclo Stirling con i seguenti valori
V1=V4=3·10-3 m3
V2=V3=7·10-3 m3
p1=600 kPa
p3=150 kPa

Calcolare le pressioni degli stati 2 e 4 e le due temperature delle isoterme del fluido di lavoro .

Esercizio 8

Un gas perfetto costituito da 1,72 moli esegue un ciclo termodinamico costituito dalle due isoterme 2-3 e 4-1 e dalle due isobare 1-2 e 3-4.

Si hanno a disposizione i seguenti dati:
V2=4,15 l
p2=250 kPa
V4=1,04 l
p4=152 kPa
Calcolare le temperature T4 e T2 delle due isoterme ed i volumi negli stati 1 e 3.

Esercizio 9

Un gas perfetto monoatomico esegue un ciclo di Carnot, conoscendo
V1=13,2 l
p1=5 atm
V3=42,5 l
p3=1 atm
k=1,67

Calcolare le coordinate termodinamiche degli stati 2 e 4.

Esercizio 10

Un fluido di lavoro costituito da n=10 moli di gas perfetto esegue un ciclo di Carnot producendo il lavoro di 14,1 kJ.
La temperatura della sorgente superiore di calore č di 550°K il rapporto tra il volume finale ed il volume iniziale dell’espansione isoterma č 3.
Calcola il calore assorbito e la temperatura della sorgente inferiore.