O ar no interior de um conjunto cilindro-pistão está submetido a um ciclo de refrigeração Stirling, que é o reverso de um ciclo de potência Stirling apresentado na Seção 9.8.4. No início da compressão isotérmica, a pressão e a temperatura são, respectivamente, 100 kPa e 350 K. A taxa de compressão é 7 e a temperatura durante a expansão isotérmica é 150 K. Determine

(a) a transferência de calor para a compressão isotérmica, em kJ por kg de ar.

(b) o trabalho líquido para o ciclo, em kJ por kg de ar.

(c) o coeficiente de desempenho.

Desenhando o diagrama do ciclo de Stirling reverso para os quatro processos

a) aplicando o balanço de energia para o processo 4-1

Já que o processo 4-1 é isotérmico, a energia interna é constante. Simplificando a expressão

Aqui, é a constante do ar, é a menor temperatura do ciclo, é o volume inicial e é o volume final

Calculando o trabalho feito por unidade de massa durante a expansão isotérmica no processo 2-3

Calculando o trabalho líquido para o ciclo feito pelo ciclo

O sinal negativo indica que o trabalho entra no sistema.

c) calculando o coeficiente de performance do ciclo