Ciclos de Potência e Segunda Lei da Termodinâmica

1 Professora Márcia Regina Osaki Segunda Lei da Termodinâmica para Volume de Controle Márcia Regina Osaki 2 UTILIZANDO A SEGUNDA LEI DIREÇÃO DOS PROCESSOS Márcia Regina Osaki 3 CICLOS DE POTÊNCIA INTERAGINDO COM DOIS RESERVATÓRIOS 𝑊𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑄𝐻 𝑄𝐶 Reservatório Quente Reservatório Frio Fronteira Márcia Regina Osaki 4 CICLOS DE POTÊNCIA INTERAGINDO COM DOIS RESERVATÓRIOS ɳ 𝑊𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑄𝐻 1 𝑄𝑐 𝑄𝐻 paga Energia Energia útil H C H C H H b t H dociclo util Q Q Q Q Q Q W W Q W 1 Márcia Regina Osaki 5 CICLOS DE POTÊNCIA ɳ𝑚á𝑥 1 𝑇𝑐 𝑇𝐻 Eficiência de Carnot Reservatório quente Reservatório frio Trabalho Trabalho Márcia Regina Osaki 6 CICLOS DE CARNOT Processo 12 o gás é comprimido adiabaticamente até o estado 2 onde a temperatura é 𝑇𝐻 Processo 23 O conjunto é colocado em contato com o reservatório a 𝑇𝐻 O gás se expande isotermicamente enquanto recebe energia 𝑄𝐻 do reservatório quente por transferência de calor Processo 34 O conjunto é colocado novamente sobre o apoio isolado e o gás continua a se expandir adiabaticamente até a temperatura cair para 𝑇𝐶 Processo 41 O conjunto é colocado em contato com o reservatório a 𝑇𝐶 O gás é comprimido isotermicamente enquanto descarrega energia 𝑄𝐶 𝑝𝑎𝑟𝑎 o reservatório frio por transferência de calor ɳ𝑚á𝑥 1 𝑇𝑐 𝑇𝐻 Márcia Regina Osaki 7 EXEMPLO AVALIANDO UMA REIVINDICAÇÃO SOBRE O DESEMPENHO E UM CICLO DE POTÊNCIA Um inventor afirma ter desenvolvido um ciclo de potência capaz de fornecer uma saída líquida de trabalho de 410 kJ através de uma entrada de energia por transferência de calor de 1000 kJ O sistema percorrendo o ciclo recebe a transferência de calor de gases à temperatura de 500 K e descarrega energia por transferência de calor para a atmosfera a 300 K Avalie essa afirmação RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 9 EXERCÍCIO Um ciclo de potência que opera entre dois reservatórios recebe energia QH por transferência de calor de um reservatório quente a TH 2000 K e rejeita energia QC por transferência de calor para um reservatório frio a TC 400 K Para cada um dos seguintes casos determine se o ciclo é possível ou impossível a QH 1200 kJ Wciclo 1020 kJ b QH 1200 kJ QC 240 kJ c Wciclo 1400 kJ QC 600 kJ d ɳ 40 gás quente reservatório quente Márcia Regina Osaki 10 Bibliografia Utilizada Moran and Shapiro Fundamentos da Termodinâmica para Engenharia Yunus A Çengel and Michael A Boles Termodinâmica Van Wylen Sonntag and Borgnakke Fundamentos da Termodinâmica Anotações de aula do Professor Antonio Moreira dos Santos atmosfera Tf frio Pelo invento eficiência térmica do ciclo η 410 kJ 041 41 1000 kJ Eficiência térmica máxima Carnot máx 1 Tc TH TH 500 kK Tc 300 kK 1 300 kJ 500 kJ 040 40 Como a eficiência térmica do ciclo real excede o valor máximo teórico a afirmação NÃO É VÁLIDA Márcia Regina Osaki