Enunciado

Um ciclo de potência que opera em regime permanente recebe energia por transferência de calor a uma taxa a TH = 1800 K e rejeita energia por transferência de calor para um reservatório frio a uma taxa TC = 600 K. Para cada um dos seguintes casos, determine se o ciclo opera reversivelmente, irreversivelmente ou é impossível.

(a) Q_H=500kW, Q_C=100 kW

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Temperatura do reservatório quente: T H = 1000   K
  • Temperatura do reservatório frio: T C = 300   K

Temos o esquemático mostrado abaixo

Passo 3

Primeiro, achamos a eficiência máxima teórica, a partir da equação do ciclo de Carnot

η m a x = 1 - T C T H = 1 - 300 1000 = 70 %

Passo 4

Quando

Q H ˙ = 500   k W

Q C ˙ = 100   k W

A eficiência de qualquer ciclo é dada por

η = W ˙ c i c l o Q ˙ H = Q ˙ H - Q ˙ C Q ˙ H = 1 - 100 500 = 80 %

De acordo com o teorema do ciclo de Carnot, nenhum ciclo pode produzir mais eficiência que a eficiência de Carnot. Aqui, η > η m a x , então o ciclo é impossível.

Resposta

Ciclo impossível

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