Exercícios Resolvidos de Reversibilidade e irreversibilidade

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Enunciado

Uma turbina faz parte de um ciclo termodinâmico e é colocada em operação sob regime permanente e com fluxo de água igual a 40 kg/s. Sabendo que a entalpia da entrada da turbina é igual a 2800 kJ/kg e na saída a entalpia é igual a 2000 kJ/kg, que a bomba consome um trabalho igual a 5 kJ/kg, que o calor transferido ao sistema é igual a 4000 kJ/kg e que a eficiência dessa turbina, quando opera num ciclo reversível é igual a 30%. Diga se o ciclo termodinâmico o qual a turbina está operando é reversível ou irreversível e a potência líquida gerada.

Passo 1

O problema quer saber se o ciclo termodinâmico que a turbina está operando é reversível ou irreversível. Para isso basta calcularmos a eficiência e caso seja igual a 30% é reversível, se for menor, irreversível, e se for maior, impossível.

Vamos fazer isso calculando o trabalho da turbina pela diferença de entalpia e aplicar na equação da eficiência de uma máquina termodinâmica.

Passo 2

Calcular o trabalho gerado pela turbina que é igual a diferença de entalpias:

w t u r b i n a = Δ h = 2800 - 2000 = 800 k J k g

Passo 3

Aplicar na equação da eficiência de uma máquina térmica:

η = W l i q Q H = W t u r b i n a - W b o m b a Q H

η = 800 - 5 4000 = 795 4000 = 19,8 %

Logo a máquina é irreversível.

Passo 4

No passo 2 calculamos o trabalho específico, agora para saber a potência basta multiplicarmos o trabalho específico pelo fluxo de massa:

W = w ⋅ m ˙

W = 800 ⋅ 40 = 32 M W

Resposta

A máquina é irreversível.

W = 32 M W

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