Uma central de potência a vapor, operando num ciclo de Rankine, apresenta pressão máxima igual a . As temperaturas máxima e mínima do ciclo são iguais a e . Determine a eficiência deste ciclo e aquela de um ciclo de Carnot que opera entre reservatórios térmicos que apresentam temperaturas iguais as máxima e mínima do ciclo de Rankine.

Começamos pela bomba.

Aqui, temos um processo reversível e adiabático, ou seja, isentrópico.

Aplicando a equação de energia, temos:

Além disso, temos que:

Como temos um fluido incompressível, facilmente calculamos o trabalho envolvido:

Desse modo, calculamos ainda :

Agora, analisando a caldeira.

Aqui, não possuímos trabalho, mas temos transferência de calor:

Substituindo os dados:

Seguindo para a turbina.

Aqui, novamente temos um processo isentrópico, assim:

Como:

Calculando :

Por fim, calculando o trabalho:

Finalizando os integrantes, temos o condensador.

Aqui, apenas temos transferência de calor:

Agora vamos buscar o que o problema realmente quer!

Determinando a eficiência deste ciclo:

Calculando a eficiência de um ciclo de Carnot:

Chegamos ao fim.

Até a próxima questão!