A turbina pode ser considerada como adiabática? Se não for o caso, qual é a taxa de calor trocada no processo 1-2, indicando o sentido da mesma (1,0 pto.);
Passo 1
Vamos resolver o exercício que pergunta se uma turbina pode ser considerada adiabática. Se não for, precisamos encontrar a taxa de calor trocada no processo 1-2. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a primeira lei da termodinâmica aplicada a sistemas de energia como turbinas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa uma turbina ser adiabática. Um processo adiabático é aquele em que não há transferência de calor entre o sistema e o ambiente. Ou seja,
.
Passo 3
Para verificar se a turbina é adiabática, precisamos analisar se há ou não troca de calor durante o processo 1-2. Na prática, turbinas reais podem não ser perfeitamente adiabáticas devido a perdas de calor para o ambiente.
Passo 4
Aplicamos a primeira lei da termodinâmica, que para um sistema fechado é dada por:
Onde:
-
é a variação da energia interna -
é o calor trocado -
é o trabalho realizado
Passo 5
Para uma turbina, assumimos que o processo é isentrópico se for adiabático e reversível. Caso contrário, haverá troca de calor. Se não for adiabática, precisamos calcular
.
Passo 6
Rearranjando a primeira lei para encontrar
:
Isso nos dá a taxa de calor trocada no processo 1-2.
Passo 7
Como a turbina não é adiabática,
será diferente de zero. O sinal de
indica o sentido da troca de calor:
-
: Calor entra no sistema -
: Calor sai do sistema
Resposta
A turbina não pode ser considerada adiabática. A taxa de calor trocada no processo 1-2 é
, com o sentido da troca dependendo dos valores específicos de
e
.