Enunciado

Repita o Prob. 10–3 para uma pressão de rejeição de calor de 10   k P a .

Passo 1

Precisamos visitar o problema anterior para entender o que a questão nos pede, vamos ver:

Ela diz que temos um ciclo de Carnot com escoamento em regime permanente utiliza água como fluido de trabalho. Que o calor é transferido para ela de uma fonte a 250 ° C .E pede pra gente mostrar o ciclo em um diagrama T - s que inclua as linhas de saturação e determinar, na letra (a), a eficiência térmica, na letra (b), a quantidade de calor rejeitado e, na letra (c), o trabalho líquido.

Então agora sabemos o que fazer. Partiu!

Passo 2

Temos três letrinhas pra resolver e um diagrama para montar. Vamos lá!

Começando pela nossa letra (a), primeiro a gente precisa separar a temperatura correspondente a pressão dada pra gente:

T s a t @ 10 k P a = 45,81 ° C

A nossa temperatura correspondente a 10   p s i a é o nosso T L e o nosso T H já foi dado, temos apenas que ajustar as unidades:

T H = 250 ° C   → 523   K

T L = 45,81 ° C   → 318,8   K

Show! agora já podemos encontrar a nossa eficiência:

η = 1 - T L T H

η = 1 - 318,8 523

η = 0,3904

ou

η = 39,04 %

Passo 3

Na letra (b), ele quer a quantidade de calor rejeitado. Vamos achar ele através da fórmula:

q o u t = T L T H * q i n

Só precisamos achar o q i n , que conseguiremos resolver essa! E ele já é tabelado, pois nesse caso ele é igual a entalpia, então tá tudo ok!

q i n = h f g @ 250 ° C = 1715,3   k J / k g

Agora partiu achar o que o enunciado pediu:

q o u t = 318,8 523 * 1715,3

q o u t = 1045,6   k J / k g

Passo 4

Na letra (c) precisamos encontrar o trabalho líquido produzido, ele é dado por essa fórmula aqui:

W n e t = η * q i n

A eficiência a gente encontrou lá na letra A, e a quantidade de calor já temos também. Então show, vamos lá!

W n e t = 0,3904 * 1715,3

W n e t = 669,7   k J / k g

Uhul! Conseguimos!

Passo 5

Agora é só montar o diagrama:

Resposta

  1. η = 39,04 %
  2. q o u t = 1045,6   k J / k g
  3. W n e t = 669,7   k J / k g

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