Uma estação de incineração de resíduos sólidos urbanos opera com uma câmara de combustão a 1100 K e libera calor residual para o ambiente a 300 K . Suponha que a estação recebe 5000 kJ de energia por ciclo a partir da combustão dos resíduos.
a) Qual é o rendimento máximo teórico possivel dessa estação, segundo o ciclo de Carnot?
b) Qual é a energia máxima que poderia ser convertida em trabalho útil nesse processo?
c) Qual é a quantidade mínima de energia que deve ser rejeitada ao meio ambiente?
a) Qual é o rendimento máximo teórico possivel dessa estação, segundo o ciclo de Carnot?
b) Qual é a energia máxima que poderia ser convertida em trabalho útil nesse processo?
c) Qual é a quantidade mínima de energia que deve ser rejeitada ao meio ambiente?
Passo 1
O enunciado descreve uma câmara de combustão que opera a
e rejeita calor a
. Recebe
por ciclo. Precisamos usar o ciclo de Carnot para calcular:
- (a) rendimento máximo
, - (b) trabalho útil máximo
, - (c) rejeição mínima de energia
.
Passo 2
Para o ciclo de Carnot, o rendimento teórico é dado por
Substituindo
e
,
Logo,
Passo 3
O trabalho útil máximo é
Logo,
Passo 4
A energia rejeitada mínima ao meio ambiente é
Portanto,
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)