Considere um motor térmico de Carnot que utiliza água como fluido de trabalho. A temperatura do reservatório térmico onde se transfere é de 250°C. Neste processo de transferência de calor, a água se transforma de líquido saturado para vapor saturado. Sabendo que a pressão na água é igual a 100 kPa no processo de rejeição de calor, determine , a eficiência do ciclo, os calores transferidos no ciclo e a entropia da água no início da rejeição de calor para a fonte fria.
Passo 1
Vamos lá! Esse problema trata de um ciclo de Carnot e são fornecidos os seguintes dados
- Temperatura trocada na fonte quente.
- A transferência de calor na fonte quente faz com que a água passe de líquido saturado para vapor saturado. Portanto, podemos tirar diversos informações pela tabela.
- A rejeição de calor é feita a 100 kPa.
O problema pede , , , e durante a rejeição de calor.
Passo 2
Primeiro e mais fácil vamos achar . Basta olhar na tabela qual a temperatura da água saturada a 100 kPa ou 0,1 MPa. Pela tabela vemos que esse valor é de 99,62°C
Passo 3
Como o ciclo opera segundo um ciclo de Carnot basta utilizarmos a equação da eficiência para ciclos de Carnot segundo a temperatura
Passo 4
Os calores transferidos no ciclo são iguais as variações de entalpia, isso porque são transformações isobáricas. Portanto basta usar os valor de de 250°C para o .
Para o cálculo de podemos utilizar a relação
Passo 5
Para achar o valor da entropia novamente devemos recorrer à tabela. No início da rejeição de calor temos vapor d’água a 250°C, portanto sua entropia vale