Question

Uma máquina térmica é considerada de Carnot quando trabalha com a máxima eficiência e funciona em sistemas fechados. Uma máquina térmica tem muitas aplicações, um dos mais importantes é na geração de energia elétrica.

Um processo de geração de energia baseada numa máquina térmica, absorve energia da fonte quente que está a 250°C para produzir vapor numa caldeira. Após, o vapor produzido movimenta as hélices da turbina gerando trabalho de 1250 kJ. Logo o calor é removido para a fonte fria que está a 18°C e consiste em água. Determine qual será a máxima eficiência e o calor retirado na fonte quente.

Answer 1

O rendimento de uma máquina térmica pode ser expresso por:

$\eta=\dfrac{W}{Q_Q}~~(i)$,

onde $W$ é o trabalho realizado e $Q_Q$ é o calor fornecido pela fonte quente. Numa máquina que realiza um Ciclo de Carnot, podemos dizer também que:

$\eta_{Carnot}=1-\dfrac{T_F}{T_Q}$,

onde $T_F$ é a temperatura da fonte fria e $T_Q$ é a temperatura da fonte quente (ambas em Kelvin).

Como a máquina descrita no enunciado atende a um ciclo desse tipo, podemos dizer:

$\eta=\eta_{Carnot}\\\\ \eta=1-\dfrac{T_F}{T_Q}\\\\ \eta=1-\dfrac{(18+273)~K}{(250+273)~K}\\\\ \eta\approx 1-0,5564\\\\ \eta\approx 0,4436\\\\ \boxed{\eta\approx 44,36\%}$

Agora, para encontrarmos o calor da fonte quente, vamos voltar à equação (i):

$\eta=\dfrac{W}{Q_Q}\\\\ 0,4436\approx\dfrac{1250~kJ}{Q_Q}\\\\ \boxed{Q_Q\approx2817,85~kJ}$

Answer 2

Resposta:

Explicação: