Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 6
Qual é a forma mais efetiva para aumentar a eficiência térmica de uma máquina de Camot: aumentar TQ com TF constante, ou diminuir TF com TQ constante? Para uma máquina real, qual seria a forma mais prática?
Passo 1
Inicialmente queremos comparar a eficiência de uma máquina de Carnot, com isso temos:
Passo 2
Com a equação da eficiência podemos calcular a taxa de variação da enficiência em relação as temperaturas calculando as derivadas parciais da eficiência em relação a respectiva temperatura ficando :
Em relação a fonte fria :
(1)
Em relação fonte quente:
Isolando na equação (2) o fator temos,
(3)
Com isso podemos igualar as equações 1 e 3 ficando:
(4)
Passo 3
Sabendo que a podemos chegar então
Esse resultado indica que uma mudança na fonte fria tornaria a máquina mais eficiente.
Resposta
Na prática fazer alterações na fonte fria(em geral o ambiente), seria complicado, com isso a forma mais prática de aumentar a eficiência é aumentar a temperatura da fonte quente.