Enunciado

Dois ciclos de potência reversíveis são colocados em serie. O primeiro ciclo recebe energia por transferência de calor de um reservatório quente à temperatura TH e rejeita energia por transferência de calor para um reservatório a uma temperatura intermediária TC

(a) Obtenha uma expressão para a eficiência térmica de um único ciclo de potência reversível operando entre os reservatórios quente e frio a TH e Tc, respectivamente, em termos das eficiências térmicas dos dois cicios.

(b) Obtenha uma expressão para a temperatura intermediária T em termos de THe Tc para o caso especial em que as eficiências térmicas dos dois ciclos são iguais.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

a) A eficiência térmica de qualquer ciclo de potência é dada pela equação

η m a x = 1 - T C T H

Para o ciclo 1: está operando entre dois reservatórios T H e T

Então a eficiência é dada por

η 1 = 1 - T T H → T T H = 1 - η 1

Passo 3

Para o ciclo 2: está operando entre dois reservatórios T e T C

Então a eficiência é dada por

η 2 = 1 - T C T → T C T = 1 - η 2

Passo 4

Então a eficiência de um ciclo completo que está operando entre dois reservatórios T H e T C

η = 1 - T C T H → T C T H = 1 - η → T H T C = 1 1 - η

Passo 5

Comparando as equações obtidas

T T H T C T T H T C = 1 - η 1 1 - η 2 1 - η → 1 = 1 - η 1 1 - η 2 1 - η

→ 1 - η = 1 - η 1 - η 2 + η 1 η 2

η = η 1 + η 2 - η 1 η 2

Passo 6

b) Se as duas eficiências do ciclo são iguais η 1 = η 2 , então temos a expressão para a temperatura T

η 1 = 1 - T T H

η 2 = 1 - T C T

Quando η 1 = η 2

1 - T T H = 1 - T C T → T 2 = T C T H

→ T = T C T H

Resposta

a) η = η 1 + η 2 - η 1 η 2

b) T = T C T H

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