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[Risolto] Termodinamica applicata

  

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Una massa m di O2 (P.M. = 32 kg/kmole) evolve secondo un ciclo Otto caratterizzato da una
temperatura di inizio compressione pari a T,
= 20
°C ed un rapporto di compressione re = 8.
Nell'ipotesi che il lavoro compiuto durante la fase di compressione sia pari a L12 = 125 kJ e che la
quantità di calore fornita dalla sorgente calda sia pari a Q23 - 360 kJ, si determinino:
Il lavoro netto del ciclo;
Il rendimento del ciclo.

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Grazie mille 

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2

Sono un pò arrugginito sulla termodinamica, cerco di aiutarti con quello che mi ricordo.

 

Conoscendo il rapporto di compressione $\rho$  e il tipo di gas che compie la trasformazione è facile calcolare il rendimento $\eta$.

$\eta \,=\, 1 - \dfrac{1}{\rho^{k-1}}$ in cui $k$ è il rapporto tra il calore specifico a pressione costante con quello a volume costante, per un gas biatomico vale $\frac{7}{5} \,=\, 1,4$

Quindi nel nostro caso il rendimento vale: $\eta \,=\, 1 - \dfrac{1}{8^{0,4}} \,=\, 0,56$

Il lavoro netto del ciclo è data dalla somma dei lavori di ognuna delle quattro trasformazioni in cui è diviso il ciclo otto:

All'inizio c'è una compressione adiabatica (in cui aumentano pressione e temperatura, e diminuisce il volume), quindi non c'è scambio di calore con l'esterno, e per il primo principio della termodinamica $\,-L \,=\, \Delta U \,=\, 125000 \,J$

In una compressione adiabatica $L \,=\, 125000 \,J = n\cdot c_{v}\cdot (T_{1}-T_{2})$

in cui $c_{v} \,=\, \frac{5}{2} \cdot R$  mentre $n$ è il numero di moli.

Successivamente c'è una trasformazione isocora con somministrazione di calore $Q_{1} \,=\, 360000 \,J \,=\, n\cdot c_{v}  \cdot (T_{3} - T_{2})$

Di seguito c'è una espansione adiabatica $L \,=\,= n\cdot c_{v}\cdot (T_{4}-T_{3})$ 

(aumenta il volume e diminuiscono pressione e temperatura)

 

Infine c'è una trasformazione isocora con cessione di calore $Q_{2} \,=\, n\cdot c_{v}  \cdot (T_{1} - T_{4})$

 

Ricordo che il rendimento può essere calcolato anche come $\eta \,=\, 1 - \dfrac{Q_{2}}{Q_{1}}$, siccome il rendimento è stato calcolato all'inizio puoi ricavare il calore ceduto durante l'ultima trasformazione isocora.

 

Lascio a te  i calcoli.

  

 



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