Exercícios de Introdução aos ciclos de potência e de refrigeração - Lista de Exercícios Resolvida

Um ciclo motor opera segundo o ciclo representado abaixo. Sabendo que a taxa dos calores trocados estão representados no sistema. Calcule a eficiência deste ciclo.

Um gás ideal é levado de um estado inicial A a outro estado B e depois para C. Por fim, o sistema é trazido de volta até A conforme diagrama p × V a seguir.

a) Escreva na tabela os sinais +, − ou 0 (zero) das grandezas termodinâmicas associadas a cada processo.

b) Calcule o trabalho realizado pelo sistema durante o ciclo.

c) Ao final de um ciclo completo, qual foi a quantidade total de calor transferida? O sistema recebeu, cedeu ou nem recebeu nem cedeu calor?

Numa fábrica de sorvete deve-se manter a câmara fria a uma temperatura de -20°C. Para isso é necessário remover 200 kJ de calor por segundo da câmara. Sabendo que a fábrica dispõe de uma máquina térmica, que recebe 100 kJ de calor por segundo da fonte quente e possui eficiência de 80%, para fornecer energia à câmara fria. Qual a eficiência mínima da câmara fria para que essa operação possa ser realizada?

Num laboratório de termodinâmica o professor mostrou que um mesmo ciclo pode ser utilizado como máquina térmica, refrigerador ou bomba de calor. Sabendo que esse ciclo opera sempre com o calor da fonte fria de 300J e calor da fonte quente de 500J. Qual a eficiência deste ciclo para cada caso de utilização?

Num laboratório de termodinâmica o professor mostrou que um mesmo ciclo pode ser utilizado como máquina térmica, refrigerador ou bomba de calor. Sabendo que esse ciclo opera sempre com o calor da fonte fria de 300J e calor da fonte quente de 500J. Qual a eficiência deste ciclo para cada caso de utilização?

Um motor térmico opera segundo um certo ciclo termodinâmico, representado abaixo. Calcule a potência deste ciclo sabendo que a vazão mássica do fluido de trabalho é igual a . Considere que os processos no evaporador e no condensador são isobáricos e na bomba e turbina adiabáticos.

Uma bomba de calor é utilizada para atender às necessidades de aquecimento de uma casa, mantendo-a a 20 °C. Nos dias em que a temperatura externa cai para -2 °C, estima-se de uma perda de calor da casa a uma taxa de 80000 kJ/h. Se a bomba de calor nessas condições tiver um COP de 2,5, determine (a) a potência consumida pela bomba de calor e (b) a taxa com que o calor é removido do ar frio externo.

Vapor d’água é utilizado num determinado ciclo como fluido de trabalho. Sabendo que a variação de entalpia do vapor d’água ao passar pela caldeira é de 3017,8 kJ/kg e a variação de entalpia na bomba e na turbina são, respectivamente, 4 kJ/kg e 1069,5 kJ/kg. Calcule o rendimento dessa máquina.

Um motor térmico opera segundo um certo ciclo termodinâmico, representado abaixo. Calcule a eficiência desse ciclo utilizando as entalpias fornecidas. Considere que os processos no evaporador e no condensador são isobáricos e na bomba e turbina adiabáticos.

Um jovem estudante de termodinâmica foi pegar sua preciosa cerveja na geladeira e reparou que, pelo fato do dia estar mais frio do que o normal, sua cerveja congelou. Explique porque a temperatura da geladeira diminui quando o ambiente externo se torna mais frio.

Um ciclo termodinâmico funciona segundo o ciclo termodinâmico mostrado abaixo

a) Este ciclo trata de um motor ou refrigerador?

b) Qual o trabalho líquido gerado, ou consumido, por este ciclo?

c) Caso esse ciclo descarregue 60 kJ para o reservatório frio, quanto ele recebe do reservatório quente?