Enunciado

Com relação ao ciclo da Fig. 5.13, se p1 = 2 bar, υ1 = 0,31 m3/kg, TH = 475 K, QH = 150 kJ, e o gás é o ar, que obedece o modelo de gás ideal, determine TC, em K, o trabalho líquido do ciclo, em kJ, e a eficiência térmica.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que:

  • Pressão no estado 1: p 1 = 2   b a r
  • Volume específico no estado 1: v 1 = 0,31   m 3 / k g
  • Temperatura no reservatório: T H = 475   K
  • Quantidade de energia extraída do reservatório quente: Q H = 150   k J

O diagrama p V é dada por

Passo 3

Usando a equação de gás ideal

p 1 v 1 = R T 1 = R T C

→ T C = p 1 v 1 R = 2 ⋅ 10 5   P a 0,31   m 3 / k g 287   J / k g ⋅ K = 216,027   K

Passo 4

Agora, para o ciclo reversível

T H T C = Q H Q C

→ Q C = T C T H Q H = 216,027 475 ⋅ 150 = 68,219   k J

O trabalho total do ciclo é

W = Q H - Q C = 150 - 68,219 = 81,781   k J

Passo 5

A eficiência térmica do ciclo é

η = W Q H = 81,781 150 = 54,5 %

Resposta

T C = 216,027   K

W = 81,781   k J

η = 54,5 %

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