61 Um leito de granito, com volume de 2 m3, é utilizado como acumulador térmico e é aquecido até 400 K por energia solar. Uma máquina térmica opera recebendo calor do leito de granito e o rejeitando num ambiente a 290 K. O leito de granito esfria durante a operação da máquina térmica e o processo cessa quando a temperatura do leito atinge 290 K. Determine a energia que o leito de granito pode fornecer. Qual é a eficiência da máquina térmica no início da operação? Qual é o valor desta eficiência no final deste processo.

Passo 1

Opaaa.. vamo???

Nessa questão vamos usar a equação:

Q = m C P Δ T

E também a eficiência para o ciclo de carnot:

η = 1 - T 0 T H

Passo 2

Primeiro vamos calcular qual é a massa de granito:

m = ρ V

Pegando a densidade na tabela A.3:

ρ = 2750   k g / m 3

Aproveitando pra pegar o Cp:

C P = 0,89   k J / k g K

Então a massa fica:

m = 2750 × 2

m = 5500   k g

E usando a equação:

Q = m C p Δ T

Q = 5500 × 0,89 × 400 - 290

Q = 538   450   k J

Passo 3

E agora calculando a eficiência:

- no início do processo:

η = 1 - T 0 T H

η = 1 - 290 400

η = 0,275

- no final do processo:

η = 1 - 290 290

η = 0

Resposta

Q = 538   450   k J

η = 0,275

η = 0

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