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Melissa ha chiesto in Matematica e scienzeFisica · 8 anni fa

termodinamica esercizio?

Un volume d'acqua pari a circa 30l e a 0 oC viene trasformato totalmente in ghiaccio in tre

quarti d'ora da un congelatore che lavora assorbendo una potenza di 10*10^2 J/s. Determinare: a)

Quale e' il coefficiente di resa del congelatore (ovvero il rapporto tra l'energia sottratta rispetto a

quella utilizzata). b) potrebbe un frigorifero lavorare a spesa energetica nulla? c) spiegare cosa

succede quando il gas del frigo si espande e cosa quando viene compresso d) a 0 oC pesa di piu' 1l

d'acqua liquida o 1l di acqua ghiacciata? e) come avviene il trasferimento di calore dal gas

refrigerante del frigorifero al all'acqua in esso contenuta

(Dati: calore specifico acqua liquida 4186 J/kg*C, calore specifico acqua solida 2100 J/kg*C,

calore latente fusione acqua 333 kJ/kg, calore latente evaporazione acqua 2260 kJ/kg) .

aiutatemi grazie

1 risposta

Classificazione
  • 8 anni fa
    Risposta preferita

    a)

    l'energia spesa dal congelatore per congelare l'acqua vale:

    Eutilizzata = 10*10²* (45*60) = 2700000 J dove 45*60 sono i secondi che ci sono in tre quarti d'ora (cioè 45 minuti)

    Esottratta = m * calore latente fusione acqua = 30 * 333*10³ = 9990000 J

    coefficiente di resa = 9990000 / 2700000 = 3,7

    b) no perchè sarebbe una violazione dle secondo principio della termodinamica

    c)

    In esso una sostanza aeriforme (un gas o un vapore) viene compressa mediante un compressore e subisce perciò un innalzamento della temperatura, quindi viene inviata in uno scambiatore di calore che la riporta alla temperatura originaria senza variarne la pressione. Successivamente la sostanza aeriforme viene fatta espandere in un ambiente a pressione più bassa; l'abbassamento di temperatura conseguente all'espansione consente di sottrarre calore all'ambiente; in questa fase si ha l'effetto frigorigeno richiesto. Nel caso in cui si usi un vapore (è questa la soluzione prevalente) che in certe fasi passa allo stato liquido, il ciclo adottato comprende anche una condensazione, che segue la compressione, e un'evaporazione, che segue l'espansione. L'evaporatore, posto a valle della valvola di espansione, è uno scambiatore a tubi lisci o alettati, spesso incorporati nelle stesse pareti della cella frigorifera (per es., nei frigoriferi domestici). Le valvole di espansione sono di vario tipo (termostatiche, a galleggiante, a solenoide) e negli impianti più semplici sono sostituite da un lungo tubo capillare. I fluidi refrigeranti usati possono essere ammoniaca, anidride carbonica, anidride solforosa o più spesso clorofluorocarburi dannosi per l'ozono . Poiché questi ultimi sono utilizzati nella maggior parte dei frigoriferi domestici esistenti al mondo e vengono dispersi nell'ambiente quando gli elettrodomestici vengono smaltiti come rottame, vengono oggi commercializzati frigoriferi che non utilizzano i clorofluorocarburi, risultando meno reattivi per l'ozono.

    d) Aumenta V e diminuisce d, per cui il prodotto V*d (=massa) rimane identico. Un litro di acqua, dopo il congelamento, non cambia la sua massa.

    e) avviene per convezione

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