Enunciado

Considere um ciclo de máquina térmica de Carnot executado em um sistema fechado, utilizando 0,01 kg de refrigerante- 134a como fluido de trabalho. O ciclo tem uma eficiência de 15%, e o refrigerante-134a muda de líquido saturado para vapor saturado a 50 °C durante o processo de adição de calor. Determine o trabalho líquido por ciclo produzido por essa máquina.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos informa que um ciclo do motor Carnot térmico é executado num sistema fechado com uma massa fixa de R-134a. A eficiência térmica do ciclo é dada. A saída líquida de trabalho do motor deve ser determinada.

Vamos supor que todos os componentes funcionam de forma estável. E as informações necessárias podemos consultar na Tabela A-11, que afirma que:

A entalpia de vaporização do R-134 a 50°C é h f g = 151.79   k J / k g

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. A entalpia de vaporização h f g a um dado T ou P representa a quantidade de transferência de calor como 1kg de uma substância é convertida de saturada líquido a vapor saturado a esse T ou P.

Portanto, a quantidade de calor transferência para o R-134a durante o processo de adição de calor do ciclo é

Q h = m h f g @ 50 ° C

Q H = ( 0.01   k g ) ( 151.79 k J / k g )

Q H = 1.518   k J

Passo 3

Então a saída de trabalho deste motor térmico torna-se

W = η t h Q H = 0.15 1.518   k J

W = 0.228   k J

Resposta

W = 0.228   k J

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