Um ciclo de potência que opera em regime permanente recebe energia por transferência de calor a uma taxa QQ a TQ=1526,85^circ C e rejeita energia por transferência de calor para um reservatório frio a uma taxa QF a TF=326,85^circ C. Para cada um dos seguintes casos, determine se o ciclo opera irreversível, reversivelmente ou se é impossível.
QH=500 KW, W=250 KW

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. Temos um ciclo de potência que está operando de forma constante, ou seja, em regime permanente. Ele recebe calor a uma taxa de $ Q_Q = 500 , KW $ a uma temperatura de $ T_Q = 1526,85^{\circ} C $ e rejeita calor a uma taxa de $ Q_F $ a $ T_F = 326,85^{\circ} C $. Além disso, sabemos que o trabalho realizado pelo ciclo é $ W = 250 , KW $.
Nosso objetivo aqui é descobrir se esse ciclo está operando de maneira irreversível, reversível ou se é até mesmo impossível. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a eficiência de ciclos térmicos e o conceito de reversibilidade.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a eficiência de um ciclo térmico. A eficiência ($ \eta eta éçã W W Q_H $) pelo ciclo:
QH
No nosso caso, $ Q_H = 500 , KW $ e $ W = 250 , KW $, então:
eta = WQH

Passo 3

Agora, vamos comparar essa eficiência com a eficiência máxima possível para um ciclo que opera entre duas temperaturas, que é a eficiência de Carnot. A eficiência de Carnot ($ \eta_{Carnot} $) é dada por:
etaCarnot
onde $ T_H $ é a temperatura da fonte quente e $ T_F $ a temperatura da fonte fria, ambas em Kelvin.

Passo 4

Primeiro, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin:
TH = 1526,85^circ C + 273,15 = 1800 , K
TF = 326,85^circ C + 273,15 = 600 , K

Passo 5

Agora, calculamos a eficiência de Carnot:
etaCarnot = 1 - 6001800 = 1 - 0,333 = 0,666 ou 66,67%

Passo 6

Comparamos agora a eficiência real do ciclo com a eficiência de Carnot:
etareal = 50% < etaCarnot = 66,67%
Isso indica que o ciclo não está operando na eficiência máxima possível.

Resposta

O ciclo opera de forma irreversível, já que sua eficiência real (50%) é menor que a eficiência máxima de Carnot (66,67%).

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