- Turbinas a gás têm diversas aplicações, como motores de aeronaves e geração de energia elétrica. Uma turbina a gás que opera com o ciclo Carnot tem sua fonte quente a uma temperatura de
, sua fonte fria a uma temperatura de
e potência produzida de 2 MW em um ciclo de
.
Calcule a variação de entropia devido à energia recebida em um ciclo dessa turbina e devido à energia rejeitada em um ciclo.
A.
.
B.
.
C.
.
D.
.
E.
.
- A transferência de calor é um processo irreversível que aponta no sentido do aumento de entropia. Quando dois corpos em temperaturas diferentes são colocados em contato, o corpo com maior energia transfere calor para o corpo com menor energia, como diz o enunciado de Clausius:
Calcule a variação de entropia devido à energia recebida em um ciclo dessa turbina e devido à energia rejeitada em um ciclo.
A.
B.
C.
D.
E.
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina a gás ideal operando em ciclo de Carnot entre as fontes a
e
, produzindo potência de
em cada ciclo de duração
.
Conteúdo: entropia em transformações reversíveis. Vamos precisar de
Conteúdo: entropia em transformações reversíveis. Vamos precisar de
- Converter temperaturas para Kelvin.
- Calcular trabalho por ciclo
. - Determinar eficiência de Carnot
. - Calcular os calores
(absorvido) e (rejeitado). - Avaliar
associado a cada transferência de calor.
Passo 2
Trabalho extraído por ciclo é a potência vezes o tempo:
Passo 3
Convertemos as temperaturas para Kelvin:
Eficiência de Carnot:
Passo 4
Como
, temos
E o calor rejeitado
Passo 5
Em processo reversível, a variação de entropia do sistema ao receber
é
e ao rejeitar
é
Resposta
E.