77 Hidrogênio, na fase vapor, é utilizado como fluido de trabalho num ciclo de Carnot que utiliza um reservatório térmico a 300 K como fonte fria e que apresenta eficiência igual a 60%. A pressão no processo de rejeição de calor do ciclo varia de 90 kPa a 120 kPa. Determine, por unidade de massa de hidrogênio, as transferências de calor e o trabalho realizado neste ciclo.

Passo 1

Nessa questão vamo usar:

η = 1 - T L T H

E também:

v = R T P

Além de:

q L = R T ln ⁡ v 3 v 4

Passo 2

Fazendo:

v 3 v 4 = R T 3 P 3 R T 4 P 4

Como T 3 = T 4 , então ficamos com:

v 3 v 4 = P 4 P 3

v 3 v 4 = 1,333

E da equação:

q L = R T ln ⁡ v 3 v 4

q L = 355,95   k J / k g

E usando a eficiência:

q H = q L 1 - 0,6

q H = 889,9   k J / k g

Daí o trabalho:

w = q h - q L

w = 533,9   k J / k g

Resposta

q L = 355,95   k J / k g

q H = 889,9   k J / k g

w = 533,9   k J / k g

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