Exercícios de Termodinâmica: Máquinas de Carnot e Rendimento

Estudo para Exame de Termodinâmica Ex Uma maquina reversível de Carnot recebe 3000 kcal de uma fonte quente vapor a 25ats e 150C e rejeita calor para o reservatório frio a temperatura de 30C Pedese a o rendimento do ciclo b o trabalho realizado em HP a ηc 1 TFTQ ηc 1 303423 ηc 0284 284 ηQ WCQQ WC ηQQQ 30000284 852 kcal b WC 852 kcalHP15103 133 HP Ex Calcular a quantidade de calor a ser transferida a uma maquina por minuto para obter uma potencia de 140CV sabendo que o calor rejeitado é da ordem de 105 kcalh W QQ QF QQ M 140 CV QF 105 kcalh mudar CV para kcal 1406327 856396 kcal QQ QA QF QA QQ QF QQ 168536 kcalh QQ 314227 kcalmin Ex Uma maquina térmica recebe 500000kcalh de uma fonte quente e produz uma potencia de 250HP Calcular a o fluxo de calor transferido para a fonte fria b o rendimento térmico da maquina c a variação da entalpia que ocorre na fonte quente e na fonte fria cujas temperaturas são respectivamente 400C e 50C Fa QQ 500000kcalh iF 50C223323K QQ 500000 743kcalhk T 673 e 5 QQT 5 QQ TT QQ 2500hp 1083 kcalh 1052 kcalhk Estudo para Exame de Termodinâmica Ex 416 Uma maquina de Carnot funciona entre duas fontes de calor Sabese que funcionando como um motor térmico e fornece uma potencia de 3600Btuh funcionando como refrigerador ela tem um COP de 2 funcionando como uma bomba de calor tem COP de 3 Sendo Q0 e Q2 o calor fornecido pela fonte quente ao motor de Carnot e o calor rejeitado pela mesma a fonte fria respectivamente Determine de forma literal a condição que torna possível ao dispositivo operar segundo as condições descritas a QQ QF WC QF 2QQ SFWC WC 2gQQ 3QF 2QQ 3QQ SF 2QQ 2gQF 3QF 2gQQ QF Q F QQ WC Ex 417 Duas maquinas de Carnot são colocadas em série entre 2 reservatórios térmicos cujas temperaturas são 327 e 45C Sabendose que a primeira maquina recebe 100kcal do reservatório quente e que as 2 maquinas têm o mesmo rendimento térmico perguntese a a temperatura na qual o calor é rejeitado pela 1ª maquina e recebido pela 2ª b os trabalhos desenvolvidos pelas maquinas kgfm c o calor rejeitado pela 2ª maquina kcal Q0 600K Fa QF 327C Q1 100kcal Q1 072 R1 R2 0012 100kcal Q1 072 R1 Y1 28 QR2 Q2 Q1 QF QF WC WQ QR 1 ait 2bar 1 Ex 418 No diagrama da figura têmse 2 maquinas térmicas reversíveis de Carnot R1 e R2 Ambas com rendimento de 56 Sabendose que Q1 15000kcal calcular a o calor rejeitado Q2 para a fonte fria em kcal b o trabalho da maquina R2 em kWh c o calor a ser recebido pela maquina R3 e também reversível de Carnot que fosse entre as mesmas fontes de forma a substituir a operação das duas primeiras W3 W2 W1 e cujo rendimento seja 864 Q3 Ex 413 Na figura abaixo se têm 3 maquinas reversíveis de Carnot M1 M2 e B As maquinas M1 e M2 são motores térmicos com rendimento de 25 e 20 respectivamente e juntas oferecem o trabalho mecânico necessário para fazer operar a bomba de calor B A maquina M1 absorve da fonte quente 420kJ Determinar a o calor rejeitado pela maquina M1 em kJ b o trabalho recebido pela troca de calor em B kJ c o COP da maquina de Carnot B de forma que ela absorva e rejeite as mesmas quantidades de calor absorvida e rejeitada pelas maquinas M1 M2 como mostra a figura Estudo para Exame de Termodinâmica Ex514 Determine o aumento de entropia da massa total de água devido ao processo de mistura de 1kg de água a 60ºC com 15kg de água a 5ºC a pressão constante de 1ata Balancamento térmico 1º lei Q Qgr Qd mgCaΔt Qg 10C 6027 1485 kcal Qd 15C 455 1485 kcal ΔS ΔQg ΔQd ΔT ΔS C451485 333K 278 000068 kcalk Ex512 De algumas fontes subterrâneas sai vapor de água Se a temperatura do vapor for 100ºC e sua pressão 1ata qual o aumento da entropia que sofre o sistema vapormédio se a temperatura média do meio for 10ºC ΔH ΔS T ΔS ΔH est1 T1 100ºC e sua P 1ata qual h 6392 kJkg est2 T2 10ºC mist s sm1x svx Estudo para Exame de Termodinâmica Ex 517 Um gás perfeito a 1960kPa e 80ºC ocupa inicialmente um volume de 5m³ e sofre uma transformação isotérmica reversível até a pressão de 980kPa Determinar a a variação da entropia ΔS b o trabalho realizado W P vRT g ideal R PVT 19605 2776 kPa m³K b ΔS W ΔH ΔS W ΔH T es1 P1 1960kPa T1 80ºC h1 3364 kJkg es2 P2 980kPa T2 80ºC h2 3356 kJkg ΔH 06 kJkg ΔS W ΔH T 679308553 1914 kJkgk Estudo para Exame de Termodinâmica Ex Consideramos um ciclo frigorífico ideal que utiliza R12 freon 12 com fluido líquido de trabalho A temperatura no evaporador é igual a 10ºC e o refrigerante circula a razão de 100kgh Determinar a o coeficiente de eficiência do ciclo b a capacidade da usina em TR Tonelada de Refrigeração q h1 h2 Wc h1 h2 est1 T1 18ºC h1 3497 kcalkg est3 T3 38ºC h2 892 kcalkg l0 est2 T2 50ºC h2 417 kcalkg Wc h1 h2 Wc 673 kcalkg a β qL Wc 2605673 387 CT qLh 100 kg 2605100 087 TR Estudo para Exame de Termodinâmica Ex 9 Uma bomba de um ciclo de Rankine opera entre as pressões de 80 atsa e 1 ata sabendo que o fluxo de massa que percorre a bomba é de 20kgh determine o trabalho realizado pela bomba WB vP1P2 v 000104 m3kg WB 000104 m3 79 kgf kg WB 192 kcalkg 𝑤 mwb 20kgh 192 kcalkg 384 kcalh Estudo para Exame de Termodinâmica Ex 16 Um ciclo padrão de compressão de vapor desenvolve 15TR utilizando refrigerante R12 que opera a 40C no condensador e 10C no evaporador Qual a carga do refrigerante em kgh utilizada considerando processos ideais CT Q1 15TR 3024 45360kcal Q1 h1h4 Q2 mh2h4 m Q1h1h4 45360kcalkgh 17123 kgh Estudo para Exame de Termodinâmica P1 3 Um ciclo de Carnot é usado para manter um refrigerador a 0C O ambiente onde o calor é rejeitado está a 21C e o calor removido é de 1000kJmin Calcule a o coeficiente de desempenho do ciclo b a potencia necessária em kW c o calor rejeitado para o ambiente em kW d Faça um esquema para o problema 21C 294K QF 1000 kJmin QF 100060 1666 kJmin Estudo para Exame de Termodinâmica Estudo para Exame de Termodinâmica Estudo para Exame de Termodinâmica Estudo para Exame de Termodinâmica Estudo para Exame de Termodinâmica