Enunciado

Resolva o problema 9.3 em uma base de ar-padrão frio com calores específicos avaliados a 300 K

Passo 1

Falaaa galerinha, beleza? Show, dentro do ciclo:

Vamos começar a calcular as propriedades em cada estado. Começando pelo 1, a questão já nos deu a pressão e a temperatura inicial.

No estado 2, para uma compressão isentrópica:

T 2 = V 1 V 2 T 1 = 666,2   K

No estado 3, temos a temperatura máxima T3=2200K, dado pela questão.

E por fim, no estado 4 para uma compressão isentrópica:

T 4 = V 3 V 4 k - 1 T 3 = 957.6   k

Onde k é dado na tabela A-20 (k=1.4)

Passo 2

Belezura, bora começar a calcular o que a questão pede. No item a), para encontrarmos a adição de calor, temos:

m = P 1 V 1 R T 1

m = 1 ⋅ 400 8.314 28.97 ⋅ 290   K

m = 4.806 ⋅ 10 - 4   k g

Logo,

m u 3 - u 2 = Q 23 - W 23

m c v T 3 - T 2 = Q 23

Q 23 = 4.806 ⋅ 10 - 4   0.718 2200 - 666.2 = 0.5293   k J

E essa é a adição de calor (do estado 2 para o estado de max temperatura (3)). No item b), o trabalho pode ser calculado como:

W c i c l o = Q C I C L O

W c i c l o = Q 23 - Q 41 = Q 23 - m c v ( u 4 - u 1 )

= 0.5293 - ( 4.806 ⋅ 10 - 4   k g ) ( 0.718 ) ( 957.6 - 290 )

= 0 . 2989   k J

No item c) Para calcularmos a eficiência térmica, dividimos o trabalho do ciclo pera quantidade de calor na transformação do estado 2 para o 3, logo:

n = W c i c l o Q 23 = 0.2989   k J   0.5293   k J = 0.5 65   ( 5 6 . 5 % )

No item d), a pressão efetiva é calculada como:

P e f e t = w c i c l o m v 1 1 - v 2 v 1 = 2989   k J 400 1 - 1 8

P e f e t = 8 . 54   b a r

Resposta

Resposta nos passos

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