8- Um ciclo padrão a ar com calores específicos variáveis, executado em um sistema fechado com
de ar é formado por três processos:
1-2: fornecimento de calor a volume constante de 95 kPa e
até 380 kPa
2-3: expansão isoentrópica até 95 kPa
3-1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao estado inicial
a- Mostre o ciclo nos diagramas P-v e T-s
b- Calcule o trabalho líquido do ciclo, em kJ
c- Determine a eficiência térmica.
2-3: expansão isoentrópica até 95 kPa
3-1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao estado inicial
a- Mostre o ciclo nos diagramas P-v e T-s
b- Calcule o trabalho líquido do ciclo, em kJ
c- Determine a eficiência térmica.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo fechado com
de ar (gás ideal com calores específicos variáveis, aqui aproximados por
e
). Os três processos são:
1–2: aquecimento a volume constante de ,
até
;
2–3: expansão isoentrópica até ;
3–1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao estado 1.
Conteúdo: aplicação de equação de estado , leis para processos isentrópico (
constante) e cálculos de trabalho e calor em processos de volume ou pressão constante.
1–2: aquecimento a volume constante de
2–3: expansão isoentrópica até
3–1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao estado 1.
Conteúdo: aplicação de equação de estado
Passo 2
Desenho esquemático do ciclo:
No diagrama
:
– : reta vertical (
constante);
– : curva descendente (isentropia,
);
– : reta horizontal (
constante).
–
–
–
No diagrama
:
– : curva vertical para cima (aquecimento a
constante, entropia aumenta);
– : curva descendente (isentropia,
constante, na verdade traçado horizontal);
– : curva para baixo (rejeição a
constante, entropia diminui).
–
–
–
Passo 3
Cálculo das temperaturas intermediárias e volumes específicos:
Estado 1:
Como
é
constante,
Estado 2:
Para
(isoentrópico),
Estado 3:
Volumes específicos:
Passo 4
Trabalho em cada processo:
Trabalho líquido do ciclo:
Passo 5
Calor de entrada (só em
, à
constante):
Eficiência térmica:
Resposta
Trabalho líquido:
Eficiência térmica:
Eficiência térmica: