Exercícios de Termodinâmica

997 Considere uma bomba de calor ideal em que a temperaturas no condensador e no evaporador são respectivamente iguais a 50 C e a 0 C Determine o coeficiente de desempenho dessa bomba de calor para os seguintes fluidos de trabalho R134a e amônia 987 Considere um ciclo ideal de refrigeração que apresenta temperaturas no condensador e no evaporador respectivamente iguais a 45 C e 15 C Determine o coeficiente de desempenho para ciclos que utilizam R134a e R410a como fluidos de trabalho 988 Refaça o Problema 987 considerando amônia como fluido de trabalho Ciclos de Refrigeração 983 Um ciclo de refrigeração como o mostrado na Figura 923 pode ser usado para finalidade de aquecimento ou de resfriamento dependendo da configuração dos trocadores de calor Suponha que um refrigerador deva resfriar alimentos a 10 C em uma cozinha cuja temperatura ambiente é 30 C Quais são a mínima alta pressão e a máxima baixa pressão no ciclo se o fluido refrigerante for a R134a ou b R410a 984 Um ciclo de refrigeração que utiliza R134a como fluido de trabalho opera em uma condição na qual a temperatura mínima é 10 C e pressão máxima é 1 MPa Admita que o ciclo seja ideal como o da Figura 923 Determine as transferências de calor específicas no condensador e no evaporador Calcule também o coeficiente de desempenho do ciclo 985 Refaça o problema anterior considerando R410a como fluido de trabalho Esse refrigerador funcionaria em uma cozinha em condições climáticas normais 920 Uma central de potência a vapor apresenta pressão máxima igual a 3 MPa e temperatura de 60 C no condensador Uma turbina de condenação é empregada mas o título nessa turbina não deve ser menor do que 90 em qualquer ponto da turbina Para uma potência de 8 MW gerada pela turbina determine os valores de trabalho e de todas as transferências de calor em todos os componentes do ciclo e seu rendimento 916 Uma companhia elétrica utiliza um ciclo Rankine com uma caldeira de água operando a 3 MPa e tal ciclo apresenta 450 C e 60 C como as máxima e mínima temperaturas do ciclo Calcule o rendimento deste ciclo Rankine e também o de um ciclo Carnot que opere entre as mesmas temperaturas Ciclos de Rankine Centrais de Potência Ciclos Simples 913 Uma central de potência a vapor como a mostrada na Figura 93 opera em um ciclo Rankine O vapor é descarregado da caldeira como vapor saturado a 3 MPa e o condensador opera a 10 kPa Determine o trabalho específico a transferência de calor em cada componente do ciclo ideal e o rendimento do ciclo 914 Considere um ciclo Rankine ideal movido a energia solar que utiliza água como o fluido de trabalho O vapor saturado sai do coletor solar a 1 000 kPa e a pressão do condensador é 10 kPa Determine o rendimento térmico desse ciclo Um inventor afirma ter desenvolvido uma unidade de refrigeração que mantém o espaço refrigerado a 10 C enquanto opera em uma sala em que a temperatura é 25 C e apresentando nessas condições um COP igual a 85 Como você avalia essa alegação Uma máquina cíclica mostrada na Figura P573 recebe 325 kJ de um reservatório térmico a 1000 K rejeita 125 kJ para um reservatório térmico a 400 K e produz 200 kJ de trabalho Determine utilizando os valores fornecidos na figura se essa máquina é reversível irreversível ou impossível Um motor térmico utiliza um coletor solar que opera a 450 K e proporciona fluxo de calor igual a 02 kWm² como fonte quente O motor rejeita calor em um reservatório térmico que apresenta temperatura igual a 40 C Sabendo que a potência produzida no motor é de 25 kW determine a área mínima do coletor solar acoplado ao motor térmico 558 Uma bomba de calor é usada para aquecer uma residência durante o inverno A temperatura da residência deve ser sempre mantida igual a 20 C Estimase que quando a temperatura do meio externo cai a 10 C a taxa de transferência de calor da residência para o ambiente é igual a 25 kW Qual é a mínima potência elétrica necessária para acionar essa bomba de calor FIGURA P558 554 O motor de um automóvel consumiu 5 kg de combustível equivalente à adição de QH a 1 500 K e transferiu energia para o ambiente por meio dos gases de combustão e do radiador em uma temperatura média de 750 K Admitindo que o combustível forneça 40 MJkg determine o trabalho máximo que esse motor pode fornecer nesse experimento 548 Um motor térmico que opera segundo um ciclo de Carnot recebe 6 kW de calor de um reservatório térmico a 250 C e rejeita calor em um reservatório térmico a 30 C Determine a potência do motor e a taxa de calor para o reservatório térmico que apresenta temperatura igual a 30 C 534 Considere um ciclo térmico motor que opera nas condições a seguir Verifique se para cada caso o motor satisfaz a primeira lei da termodinâmica e se viola a segunda a QH 6 kW QL 4 kW W 2 kW b QH 6 kW QL 0 kW W 6 kW c QH 6 kW QL 2 kW W 5 kW d QH 6 kW QL 6 kW W 0 kW 530 Em um ciclo Rankine a potência térmica de 09 MW é rejeitada para o meio ambiente pelo condensador A turbina desenvolve a potência de 063 MW e a bomba requer a potência de 003 MW Encontre a eficiência térmica dessa unidade Se todos os processos pudessem ser revertidos determine o COP dessa unidade de refrigeração 522 Uma grande central de potência que utiliza carvão como combustível tem eficiência térmica de 45 e produz a potência elétrica de 1 500 MW O carvão libera 25 000 kJkg quando queima Qual é o consumo horário de carvão Motores Térmicos e Refrigeradores 515 Um aparelho de arcondicionado de janela remove 35 kJ do interior de uma residência utilizando 175 kJ de trabalho Quanta energia é liberada no exterior e qual é o seu coeficiente de desempenho 516 O motor de uma segadeira produz 18 HP usando a potência de 40 kW transferida do combustível queimado Encontre a eficiência térmica e a taxa de transferência de calor rejeitada para o ambiente FIGURA P560 561 Propõese construir uma central termelétrica com potência de 1 000 MW utilizandose vapor dágua como fluido de trabalho Os condensadores devem ser resfriados com a água de um rio veja Figura P561 A temperatura máxima do vapor será de 550 C e a pressão nos condensadores será de 10 kPa Como consultor de engenharia você é solicitado a estimar o aumento da temperatura da água no rio entre montante e jusante da usina Qual é a sua estimativa Central termoelétrica Descarga Entrada Velocidade média do rio 10mmin 60 m 8 m prof FIGURA P561 546 Considere um dia de inverno em que a temperatura do ar é igual a 30 C e a temperatura da terra em um plano abaixo do nível do solo é 13 C Considerando que o ar atmosférico e o solo se comportam como reservatórios térmicos determine o rendimento térmico de um motor que opera entre esses reservatórios segundo um ciclo de Carnot Um quarto é aquecido com um aquecedor elétrico de 1 500 W Quanta potência elétrica pode ser economizada se uma bomba de calor com COP igual a 25 for utilizada para o aquecimento do quarto