Responda às questōes abaixo apresentadas:
Uma usina nuclear funciona com temperaturas das fontes fria e quente de
e
, respectivamente. Se ela operasse como uma máquina de Carnot, qual devería ser o rendimento esperado? Em realidade, ela gera 2.500 MW de energia elétrica, descarregando calor pelo sistema de resfriamento na quantidade de
de água do mar (densidade de
e calor especifico de
), com uma elevação de temperatura de
. Qual o rendimento real desta usina/máquina térmica?
Uma usina nuclear funciona com temperaturas das fontes fria e quente de
Passo 1
O enunciado traz uma usina nuclear que opera entre duas temperaturas e pede: (a) o rendimento teórico de Carnot e (b) o rendimento real, sabendo que ela gera
MW e rejeita calor num fluxo de água do mar. O conteúdo envolvido é termodinâmica de máquinas térmicas, usando as fórmulas
e
onde
é o fluxo de massa da água.
Passo 2
Vamos calcular o rendimento de Carnot. Primeiro convertemos as temperaturas para kelvin:
Em seguida:
Passo 3
Para o rendimento real precisamos do calor rejeitado. Primeiro achamos o fluxo de massa da água:
Passo 4
Agora o calor rejeitado por segundo é
Passo 5
A potência térmica de entrada é a soma da potência elétrica e do calor rejeitado:
Passo 6
Por fim, o rendimento real é
Resposta
O rendimento de Carnot seria cerca de
e o rendimento real da usina é aproximadamente
.