Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 103
Refaça o Prob. 11.95 admitindo que o calor específico do ar é variável. As tabelas de gás perfeito, Tab. A.7, são recomendadas para este cálculo e utiliza a Fig. 5.10 para avaliar os calores específicos do ar quando o valor da temperatura for alto.
Passo 1
Bora resolver essa questão comigo?
Se ajeita ai e vamos nessa!
Começamos o problema indo até a Tabela A.7 obter algumas propriedades do ar sob a temperatura de :
No processo, temos uma compressão isentrópica, ou seja:
Pela equação da variação de entropia, temos:
Sabendo que:
Temos:
Desse modo:
Devemos agora, chutar um e obter na Tabela A.7 para essa temperatura, e por tentativa e erro devemos igualar os dois lados da equação.
Chute:
Na equação:
Assim, obtemos :
Passo 2
Seguindo calcularemos o trabalho de compressão:
Pela transferência de calor somos capazes de calcular :
Pela Tabela A.7, para essa energia interna, obtemos a temperatura máxima possível:
Com os dados obtidos, conseguimos calcular a pressão máxima também:
Passo 3
Continuando nosso problema, vamos analisar a expansão isentrópica:
Pelo mesmo método usado anteriormente (tentativa e erro), vamos descobrir :
Sabendo que:
Temos:
Desse modo:
Devemos agora, chutar um e obter na Tabela A.7 para essa temperatura, e por tentativa e erro devemos igualar os dois lados da equação.
Chute:
Na equação:
Assim, obtemos :
Agora, calcularemos o trabalho de expansão:
Passo 4
Por fim, o problema nos pede o rendimento térmico e a pressão média efetiva do ciclo.
Vamos primeiro determinar o rendimento:
Agora, para calcularmos a pressão média efetiva do ciclo, utilizamos a equação:
Calculando e :
Como:
Então:
Substituindo na equação de pressão máxima efetiva:
Ufa, terminamos!
Te espero na próxima questão!