Uma usina de vapor de 600 MW que é arrefecido por um rio vizinho, tem uma eficiência térmica de 40 %. Determinar a taxa de transferência de calor para a água do rio.
a) 900 MW
b) 600 MW
c) 1500 MW
d) 1800 MW
e) 2400 MW

Passo 1

Beleza, vamos resolver juntos esse exercício! A gente tem uma usina de vapor que gera 600 MW de potência e que tem uma eficiência térmica de 40%. A gente precisa descobrir qual é a taxa de transferência de calor para a água do rio que está arrefecendo a usina. Para isso, vamos usar conceitos de eficiência térmica e balanço de energia na termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é eficiência térmica. A eficiência térmica ( eta) de uma usina indica quão bem ela converte a energia térmica fornecida em energia elétrica. A fórmula da eficiência térmica é:
eta = PoutQin
Onde:
  • eta é a eficiência térmica (em decimal, então 40% = 0,40).
  • Pout é a potência elétrica produzida (600 MW).
  • Qin é a taxa de transferência de calor fornecida à usina.

Passo 3

Queremos encontrar Qin, que é a quantidade de calor que entra na usina para gerar os 600 MW de potência. Vamos rearranjar a fórmula da eficiência térmica para isolar Qin:
Qin = Pouteta
Substituindo os valores que temos:
Qin = 600, MW0,40 = 1500, MW
Então, a usina recebe 1500 MW de calor.

Passo 4

Agora, precisamos determinar a taxa de transferência de calor para a água do rio, que é o calor que não foi convertido em energia elétrica e precisa ser descartado. Esse calor rejeitado ( Qout) pode ser encontrado subtraindo a potência elétrica gerada da taxa de calor fornecida:
Qout = Qin - Pout = 1500, MW - 600, MW = 900, MW

Resposta

A taxa de transferência de calor para a água do rio é 900 MW. A alternativa correta é a opção a) 900 MW.

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