Ejercicios de máquinas frigoríficas y bombas de calor

Ejercicio 1
Una máquina frigorífica cuyo "rendimiento" es del 140%, consume una potencia de 120 W. ¿Cuánto tiempo tardará en enfriar 200 g de agua desde 18 ºC hasta 12 ºC?.
Ejercicio 2
a) Un automóvil posee un motor diesel de 4 tiempos, cuyo consumo de gasóleo es de 260 g/Kwh. Si el poder calorífico del gasóleo es de 10.300 Kcal/kg, obtener el rendimiento del motor.
b) Este  automóvil circula a la velocidad de 80 Km/h, y desea que su interior se mantenga a la temperatura de 20 ºC, siendo la del ambiente exterior de 32 ºC. Para ello la instalación del coche debe absorber 15.000 KJ/h por transferencia de calor. ¿Qué potencia adicional deberá desarrollar el motor para mantener el acondicionador de aire?. Se supone un funcionamiento reversible de la instalación.
Ejercicio 3
Un grupo de científicos se trasladan a una base en el Polo Sur, donde la temperatura es de 0 ºF. Para mantener la temperatura interior del campamento en 12 ºC utilizan una bomba de calor de 1.000 W con un "rendimiento" igual al 75% del ideal.
La comida la calientan en un hornillo eléctrico de 500 W, que usan 4 veces al día durante una hora. Además, para iluminar el campamento utilizan 5 bombillas de 100 W cada una.
La energía eléctrica necesaria la obtienen mediante un generador de gasoil que gira a 3.000 r.p.m. y tiene un rendimiento del 33%.
a) ¿Qué calor (en kcal) suministra la bomba de calor al campamento cada hora?
b) ¿Cuántos litros de gasoil necesitan llevar como mínimo si desean permanecer en el campamento dos semanas?
c) ¿Qué par (en kgm) ofrece el motor de gasoil del generador?
DATOS:  Pcal gasoil = 9.500 cal/g         densidad gasoil = 0,9 g/cm3
Ejercicio 4
Se dispone de un aparato de aire acondicionado por bomba de calor para mantener la temperatura de un recinto a 70 ºF. Supóngase una temperatura media en verano de 33 ºC y, en invierno, de 6 ºC. El aparato tiene una eficiencia del 60% de la ideal, una potencia de 2000 W y está funcionando cinco horas diarias.
a) Calcular la cantidad de calor aportada al recinto en un día de invierno.
b) Calcular la cantidad de calor extraída del recinto en un día de verano.

c) Realizar un esquema de la instalación nombrando sus componentes.
Ejercicio 5
Se dispone de una máquina frigorífica que funciona entre dos focos que están a 17
ºC y 5 ºC, respectivamene. La máquina consume 300 W y su eficiencia real, como frigorífico, es del 60% de la ideal. Se pide:
a) Calor que se extrae del foco frío en una hora
b) El calor aportado al foco caliente y la eficiencia como bomba de calor.