Exercícios de Reversibilidade e irreversibilidade - Lista de Exercícios Resolvida

Um refrigerador térmico a 16°C é utilizado como fonte fria de uma bomba de calor. Como fonte quente é utilizada uma vazão de 60 kg/h de água, que entra no equipamento como líquido saturado a 200 kPa e sai do equipamento como vapor saturado. Admitindo que o processo de aquecimento ocorra a pressão constante, determine qual é a potência mínima necessária para operar esta bomba.

Dado: Tabela de saturação da água

Uma máquina cíclica opera entre as temperaturas de 400K e 1000K, recebendo , emanando e realizando um trabalho de . Essa máquina é reversível, irreversível ou impossível?

Uma turbina faz parte de um ciclo termodinâmico e é colocada em operação sob regime permanente e com fluxo de água igual a 40 kg/s. Sabendo que a entalpia da entrada da turbina é igual a 2800 kJ/kg e na saída a entalpia é igual a 2000 kJ/kg, que a bomba consome um trabalho igual a 5 kJ/kg, que o calor transferido ao sistema é igual a 4000 kJ/kg e que a eficiência dessa turbina, quando opera num ciclo reversível é igual a 30%. Diga se o ciclo termodinâmico o qual a turbina está operando é reversível ou irreversível e a potência líquida gerada.

Uma máquina térmica reversível opera entre as temperaturas de e .

A) Qual sua eficiência?

B) A relação é possível?

Um aluno de termodinâmica imaginou um refrigerador que, ao operar entre as temperaturas de 23°C e 47°C, necessitava de para retirar do ambiente refrigerado. Esse refrigerador é possível? Se sim ele é reversível?

Um refrigerador utilizado para resfriar uma sala recebe 0,3 kW de potência e deve manter a sala a uma temperatura de 20°C. Sabendo que a taxa de transferência de calor entre a sala e o ambiente externo é de 2,5 kW. Qual a máxima temperatura que o ambiente externo pode estar de forma a sala manter a temperatura de 20°C?

Explique como poderia ocorrer um processo de transferência de calor de forma reversível.

Um refrigerador doméstico possui um congelador a -10°C e um espaço refrigerado a 5°C. O equipamento opera num meio a 20°C. Admitindo que as taxas de transferência de calor no espaço refrigerado e no congelador sejam de 3kW, determine a potência mínima necessária para operar o refrigerador.

Diga se as afirmações são verdadeiras ou falsas.

I – Um ciclo por definição é reversível.

II – Para que um processo seja reversível o sistema deve retornar ao seu estado de origem sem deixar vestígios no ambiente.

III – Para se obter a maior quantidade de trabalho possível através de um ciclo termodinâmico operando entre duas temperaturas deve-se utilizar um ciclo reversível.

IV – A reversibilidade de um processo depende apenas do fato deste retomar ao seu estado inicial.

Uma bomba de calor deve ser utilizada para aquecer uma residência no inverno e depois, funcionando em operação reversa, para resfriar a residência no verão. A temperatura interna deve ser mantida a 20°C no inverno. A transferência de calor, através das paredes e do teto, é estimada em 2400 kJ por hora por grau de diferença entre o meio interno e externo da residência. Se a temperatura externa no inverno é de 0°C, qual é a potência mínima necessária para acionar a bomba de calor?