Cada um dos parâmetros de desempenho de ciclos, definidos neste capitulo, assume a forma de uma razão entre um valor de energia e uma quantidade de energia adicionada ao sistema. Para cada um dos três ciclos apresentados, identifique as formas de energia que assumem essas definições.

Passo 1

O enunciado fala dos três ciclos termodinâmicos básicos – máquina térmica, refrigerador e bomba de calor – e dos seus parâmetros de desempenho, que sempre aparecem na forma
\text{desempenho} = \frac{\text{energia “útil” obtida}}{\text{energia adicionada ao sistema}}.ú
Para cada ciclo precisamos identificar qual é essa “energia útil” (numerador) e qual é a energia que é adicionada (denominador).

Passo 2

No ciclo de máquina térmica definimos a eficiência térmica \eta como
\eta = \frac{W_{\text{líquido}}}{Q_{\text{adicionada}}}í
Aqui:
W_{\text{líquido}}í é o trabalho produzido pelo ciclo (energia útil).
Q_{\text{adicionada}}=Q_H é o calor absorvido do reservatório quente (energia fornecida).

Passo 3

No ciclo de refrigeração definimos o coeficiente de desempenho \beta como
\beta = \frac{Q_L}{W_{\text{in}}}
Aqui:
Q_L é o calor removido do reservatório frio (energia útil, pois é o efeito de refrigeração).
W_{\text{in}} é o trabalho que deve ser fornecido ao ciclo (energia adicionada).

Passo 4

No ciclo de bomba de calor definimos o coeficiente de desempenho \gamma como
\gamma = \frac{Q_H}{W_{\text{in}}}
Aqui:
Q_H é o calor entregue ao reservatório quente (energia útil, pois é o efeito de aquecimento).
W_{\text{in}} novamente é o trabalho fornecido ao ciclo (energia adicionada).

Resposta

Máquina térmica: energia útil = trabalho líquido W_{\text{líquido}}í, energia adicionada = calor absorvido Q_H.
Refrigerador: energia útil = calor removido Q_L, energia adicionada = trabalho de entrada W_{\text{in}}.
Bomba de calor: energia útil = calor entregue Q_H, energia adicionada = trabalho de entrada W_{\text{in}}.

Exercícios relacionados