Lista de Termodinâmica

P á g i n a 1 11 Assinatura do alunoa legível 1 10 ponto Em 1824 aos 28 anos o físico e engenheiro francês Sadi Carnot publicou um único e importante trabalho no qual demonstrou teoricamente que existe um ciclo especial em que uma máquina térmica obtém o máximo rendimento Esse ciclo passou a denominarse ciclo de Carnot Considere uma máquina dessas com rendimento igual a 20 Dobrandose o valor da temperatura da fonte quente a eficiência da máquina passará a ser igual a a 10 b 30 c 40 d 50 e 60 2 10 ponto Em uma máquina térmica um gás que ocupa inicialmente um volume V é mantido a uma pressão constante P e sofre uma expansão isotérmica ao final da qual ocupa um volume 2V Nessa expansão isotérmica a máquina recebe uma quantidade de calor Q Determine a quantidade de calor recebido durante esse processo de expansão a 𝑄 𝑃𝑉² b 𝑄 𝑃²𝑉 c 𝑄 𝑃𝑉 d 𝑄 2𝑃𝑉 e 𝑄 𝑃𝑉2 Considere uma turbina a vapor de uma planta de potência operando perto da pressão crítica como mostrado na figura abaixo Sabendo que a turbina e a bomba têm cada uma uma eficiência isentrópica de 85 determine 3 10 ponto O diagrama Ts do sistema 4 40 pontos A eficiência térmica teórica e a real do sistema 5 30 pontos A geração de entropia na turbina na bomba e no condensador P á g i n a 2 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 3 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 4 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 5 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 6 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 7 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 8 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 9 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 10 11 Assinatura do alunoa legível P á g i n a 11 11 Assinatura do alunoa legível 1 10 ponto Em 1824 aos 28 anos o físico e engenheiro francês Sadi Carnot publicou um único e importante trabalho no qual demonstrou teoricamente que existe um ciclo especial em que uma máquina térmica obtém o máximo rendimento Esse ciclo passou a denominarse ciclo de Carnot Considere uma máquina dessas com rendimento igual a 20 Dobrandose o valor da temperatura da fonte quente a eficiência da máquina passará a ser igual a a 10 b 30 c 40 d 50 e 60 A eficiência de um ciclo de Carnot é dada por η 1 Tc Th no a máquina tem η 020 temos 020 1 Tc Th Tc Th 080 Ao dobrar a temperatura da fonte quente Th passa a ser 2Th Assim a nova eficiência é ηnovo 1 Tc 2Th Substituindo Tc Th 080 obtemos ηnovo 1 0802 1 040 060 Portanto a eficiência passa a ser 60 alternativa e 2 10 ponto Em uma máquina térmica um gás que ocupa inicialmente um volume V é mantido a uma pressão constante P e sofre uma expansão isotérmica ao final da qual ocupa um volume 2V Nessa expansão isotérmica a máquina recebe uma quantidade de calor Q Determine a quantidade de calor recebido durante esse processo de expansão a Q PV2 b Q P2V c Q PV d Q 2PV e Q PV2 A primeira lei da termodinâmica é dada por ΔU Q W Em um processo isotérmico para um gás ideal a variação de energia interna é nula ou seja ΔU 0 Assim temos 0 Q W Q W Para uma expansão à pressão constante o trabalho realizado pelo gás é dado por W P ΔV P Vf Vi Substituindo os valores do problema onde Vi V e Vf 2V obtemos W P 2V V P V Com Q W temos Q P V P V Portanto a quantidade de calor recebido é Q P V A alternativa correta é c 3 Considerações a respeito do diagrama Ts acima O processo 12 seria perfeitamente na vertical se o ciclo fosse ideal O processo 23 é isobárico mantendo a temperatura constante até que todo o vapor se condense Então a temperatura cai para 40C Os pontos 3 e 4 são muito próximos no diagrama Ts O processo 41 ocorre ao longo da curva crítica pois a pressão de 20 MPa coloca a água na curva crítica 4 Ou 𝜂𝑡ℎ𝑟𝑒𝑎𝑙 3621 5 Com Tavgbomba 313 K Sgenbomb 2379313 00760 kJkgK No condensador a variação de entropia do fluido é Δs s3 s2a 69404 kJkgK A rejeição de calor é Qcond h3 h2a 230792 kJkg O fluxo de entropia associado à transferência de calor é Qcond Teffcond 7373 kJkgK A geração de entropia no condensador é Sgencond Δs Qcond Teffcond 04404 kJkgK