Um sistema que consiste em 1 kg de H2O é submetido a um ciclo de potência composto pelos seguintes processos:

Processo 1-2: aquecimento isocórico desde p1 = 5 bar e T1 = 160°C até p2 = 10 bar.

Processo 2-3: resfriamento isobárico até o estado de vapor saturado.

Processo 3-4: resfriamento isocórico até T4 = 160°C.

Processo 4-1: expansão isotérmica com Q41 = -815,8 kJ.

Esboce o ciclo em diagramas p–υ e T–υ. Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine a eficiência térmica.

É dado que:

• Processo 1-2: Aquecimento a pressão constante a de um vapor saturado
• Processo 2-3: Resfriamento a volume constante a e
• Processo 3-4: Compressão isotérmica com
• Processo 4-1: Aquecimento a volume constante

Diagrama e

Agora vamos achar o trabalho durante o processo 1-2:

No estado 1 o volume específico é obtido da tabela de vapor de água superaquecido

O calor transferido durante o processo 1-2. Da tabela de pressão para as propriedades de saturação da água quando temos o valor de .

Já que está entre e na tabela de propriedades de água superaquecida, é obtida interpolando

O balanço de energia é expresso como

O calor transferido durante o processo 2-3. Já que é um processo com volume constante, a gente já sabe que

Das propriedades de vapor de água saturada, é obtida interpolando

A transferência de calor é

Vamos achar o trabalho feito no processo 3-4. A gente já sabe a transferência de calor .

Das propriedades de água saturada tabela de pressão, interpolamos entre e

A energia interna é

O trabalho feito durante o processo 3-4 é

A transferência de calor durante o processo 4-1. A gente sabe que o processo é com volume constante, então

O trabalho total então é

A eficiência térmica do ciclo é definida como

A transferência de calor que entra no sistema é definida como positiva são e

Então a eficiência é dada por

Já que é um processo cíclico, podemos notar que a relação abaixo é satisfeita