Questão 5) O termo “turbina a gás” é mais comumente empregado em referência a um conjunto de três equipamentos: compressor, câmara de combustão e a turbina propriamente dita. Esta configuração forma um ciclo termodinâmico a gás, cujo modelo ideal denomina-se Ciclo Brayton, concebido por George Brayton. A respeito dos ciclos com turbinas a gás, explique se concorda ou discorda cada afirmação detalhadamente.
A. Devido aos efeitos de atrito dentro do compressor e da turbina, o fluido pode sofrer diminuição da entropia específica nesses componentes.
B. As transferências de calor residuais dos componentes de instalação de potência para as vizinhanças representam perdas, mas esses efeitos geralmente são de importância secundária.
C. À medida que os efeitos das irreversibilidades na turbina e no compressor ficam mais pronunciados, o trabalho produzido pela turbina aumenta e o trabalho fornecido ao compressor diminui.
D. Uma das principais características em um compressor é a geração de potência.
E. O uso de turbinas a gás está em desuso atualmente, devido ao surgimento das turbinas eólicas.

Passo 1

O enunciado trata do Ciclo de Brayton (turbina a gás) composto por compressor, câmara de combustão e turbina. Vamos usar princípios da termodinâmica (primeira e segunda leis) e conceitos de irreversibilidade e transferência de calor para analisar se cada afirmação A–E está correta (concordo) ou incorreta (discordo).

Passo 2

A afirmação diz que, devido a atrito no compressor e na turbina, o fluido pode sofrer diminuição da entropia específica. Pela segunda lei, processos irreversíveis (como atrito) geram entropia, de modo que a variação de entropia é
\Delta s > 0.
Logo, a entropia não diminui nesses componentes, mas aumenta.
Portanto, Discordo.

Passo 3

Afirma-se que as perdas por transferência de calor residual para o ambiente são secundárias. De fato, vazamentos de calor e trocas indesejadas sempre prejudicam a eficiência, mas, em comparação com irreversibilidades internas (atrito, choques de válvula, etc.), seus efeitos costumam ser menores.
Portanto, Concordo.

Passo 4

A afirmativa diz que, com irreversibilidades maiores em turbina e compressor, o trabalho da turbina aumenta e o trabalho de compressão diminui. Na verdade, irreversibilidades reduzem o trabalho extraído na turbina e elevam o trabalho necessário ao compressor (pela entropia gerada), diminuindo o trabalho líquido do ciclo.
Portanto, Discordo.

Passo 5

Diz-se que um compressor gera potência. Na realidade, o compressor é um consumidor de potência: ele recebe trabalho (é acionado pela turbina ou por motor externo) para elevar a pressão do fluido.
Portanto, Discordo.

Passo 6

Afirmar que turbinas a gás estão em desuso por causa das turbinas eólicas é incorreto. As turbinas a gás continuam amplamente usadas em aviação, usinas de ciclo combinado e aplicações industriais, enquanto as eólicas complementam a matriz elétrica.
Portanto, Discordo.

Resposta

A. Discordo
B. Concordo
C. Discordo
D. Discordo
E. Discordo

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