Determine a eficiência energética e exergética do ciclo, se a temperatura da fonte for 2500 K e a do sumidouro 303 K. ( 0,5 pontos)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa determinar a eficiência energética e a eficiência exergética de um ciclo térmico. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre eficiência de ciclos térmicos e exergia. As informações que temos são as temperaturas da fonte (2500 K) e do sumidouro (303 K). Vamos precisar aplicar fórmulas que relacionam essas temperaturas para encontrar as eficiências.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a eficiência energética. Na termodinâmica, a eficiência energética de um ciclo ideal, como o Ciclo de Carnot, é dada pela fórmula:
Aqui,
é a temperatura do sumidouro e
é a temperatura da fonte, ambas em Kelvin.
Passo 3
Substituindo os valores fornecidos na fórmula:
Passo 4
Agora, vamos calcular a eficiência exergética. A eficiência exergética também leva em conta a qualidade da energia e é definida como a razão entre a exergia útil e a exergia fornecida. Para um ciclo térmico, ela pode ser calculada pela mesma expressão da eficiência energética, já que estamos considerando um ciclo reversível (ideal). Portanto:
Usando os mesmos valores:
Resposta
A eficiência energética do ciclo é de 87,88% e a eficiência exergética também é de 87,88%.