Uma máquina térmica produz 50.000 kW de potência. Determine as taxas nas quais o calor é absorvido de um reservatório quente e descarregado para um reservatório frio. Essa máquina opera entre reservatórios de calor a 800 K e 400 K , e apresenta uma eficiência térmica
em relação a uma máquina de Carnot operada entre os mesmos reservatórios de calor.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos uma máquina térmica que entrega 50 000 kW de potência (isto é, trabalho por segundo) operando entre um reservatório quente a 800 K e um frio a 400 K. Ela tem eficiência igual a 30 % da eficiência de uma máquina de Carnot nessas temperaturas.
Conteúdo: eficiência térmica, eficiência de Carnot e balanço de energia (primeira lei da termodinâmica).
O que vamos precisar:
Conteúdo: eficiência térmica, eficiência de Carnot e balanço de energia (primeira lei da termodinâmica).
O que vamos precisar:
- Calcular a eficiência de Carnot
. - Achar a eficiência real
. - Usar
para achar a taxa de calor absorvido . - E depois
para a taxa de calor rejeitado.
Passo 2
Primeiro, a eficiência de Carnot é dada por
Aqui
Passo 3
A máquina tem eficiência real igual a 30 % da Carnot, ou seja
Passo 4
Sabendo que a potência (trabalho por segundo) é
kW e
, a gente resolve para
:
Passo 5
Para achar a taxa de calor rejeitado
, usamos o balanço de energia:
Resposta
Taxa de calor absorvida:
kW
Taxa de calor rejeitada: kW
Taxa de calor rejeitada: