Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 84
Um sistema executa um ciclo de potência enquanto recebe 1050 kJ por transferência de calor a uma temperatura de 525 K e descarrega 700 kJ por transferência de calor a 350 K. Não ocorrem outras trocas de calor.
a) Usando a Eq. 5.13, determine se o ciclo é internamente reversível, irreversível, ou impossível,
b) Determine a eficiência térmica usando a Eq. 5.4 e os dados de transferência de calor fornecidos. Compare esse valor com a eficiência de Carnot calculada usando a Eq. 5.9 e comente.
Passo 1
Chato esse negócio de “ah, só pode fazer por determinada equação”. Mas... Não foi a gente quem criou o problema. Então, vamos só resolver mesmo. E exatamente como ele pede.
De acordo com o enunciado, é exigido o uso da Desigualdade de Clausius (eq 5.13) para conclusão do ciclo, então, vamos relembrar a fórmula, né?
Ou, pra ficar mais fácil de visualizar para a questão:
Mais a frente, ele pede a comparação entre Eficiência Térmica (eq 5.4) x Eficiência de Carnot (eq 5.9), então já vamos deixar aqui também, onde:
Eficiência Térmica (eq 5.4):
Eficiência de Carnot (eq 5.9):
Passo 2
Usando a desigualdade, temos como determinar o da seguinte forma:
Logo, nosso ciclo é REVERSÍVEL por conta de
Passo 3
Agora ele pede uma comparação entre as condições de eficiência desse ciclo, ou seja:
Pela Eficiência Térmica (eq 5.4):
Pela Eficiência de Carnot (eq 5.9):
Ou seja, como , então temos, obrigatoriamente, um ciclo REVERSÍVEL.
Resposta
a) → ciclo REVERSÍVEL
b) → ciclo REVERSÍVEL