1)As máquinas térmicas funcionam em ciclos. Em cada ciclo, elas absorvem calor de uma
fonte quente, produzem trabalho em cedem calor a uma fonte fria. Considere uma máquina
térmica que efetua 5 ciclos por segundo. Em cada ciclo, ela recebe 300 J de uma fonte
quente e rejeita 180 J para uma fonte fria.
Determine:
a) o trabalho realizado em cada ciclo;
b) o rendimento da máquina;
c) sua potência.
2) Em uma usina termelétrica como a da imagem a seguir, não importando o combustível
(carvão, gás, urânio etc.), a água é aquecida para se produzir vapor em alta pressão a 377oC.
O vapor movimenta a turbina, que por sua vez movimenta o gerador para a produção de
energia elétrica. Depois, o vapor retorna a um condensador que vai convertê-lo novamente
em água, resfriada a 27oC, para ser liberada no ambiente (mar ou rio). Qual é o máximo
rendimento possível desse gerador a vapor para converter energia térmica em elétrica?
Soluções para a tarefa
Explicação:
Vamos lá!
1.
a. Vamos usar a relação da soma de calores, já que não há calor perdido nessa equação. Calor total = trabalho + calor dissipado
Qt = W + Qd
300 = W + 180
Isole o trabalho:
W = 300 - 180
W = 120J
b. O rendimento de uma máquina térmica é dada por Qutil / Qtotal
n = 300 - 180 / 300
n = 120 / 300
n = 0,4 ou 40%
c. A potência de uma máquina térmica é dada por W / t , sendo t em segundos.
P = 5 . 120 / 1
P = 600 J/s ou 600W
2. O máximo rendimento é dado pelo ciclo de Carnot, cuja fórmula é
1 - Temperatura da fonte fria / Temperatura da fonte quente
A temperatura deve ser dada em kelvin.
substituindo os valores, temos:
n = 1 - 300 / 650
n = 1 - 0,46
Rendimento = 0,53 ou 53% aproximadamente
Espero ter ajudado!
Qualquer dúvida, pode me chamar :)