Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 7
Grandes quantidades de gás natural liquefeito (GNL) são transportadas em navios-tanques. No porto de destino, a distribuição é efetuada após a vaporização do GNL, com ele sendoc alimentado nas tubulações como gás. O GNL chega no navio-tanque na pressão atmosférica e a 113,7 K, e representa um possível sumidouro de calor para utilização como um reservatório frio em uma máquina térmica. Para o descarregamento do GNL como vapor a uma vazão de 9.000 m 3 s- 1, medida a 25ºC e 1,0133 bar, e admitindo a disponibilidade de uma fonte de calor adequada a 30ºC, qual a potência máxima possível que pode ser obtida e qual a taxa de transferência de calor retirada da fonte de calor? Suponha que o GNL a 25ºC e 1,0133 bar seja um gás ideal com massa molar igual a 17. Também suponha que o GNL somente vaporize, absorvendo apenas o seu calor latente de 512 kJ kg-1, a 113,7 K.
Passo 1
Esse é um problema com muitas grandezas, com isso é importante identificar cada uma delas para a compreensão do que está acontecendo incialmente com o gás.
→ vazão dada pelo problema
→ pressão que está o gás, transformando para pascal para efeito de cálculo,
→ gás a temperatura ambiente
→ massa molar do gás, transformando para kg/mol
Passo 2
O problema considera o GNL como um gás natual, podemos usar.
(1)
Porém incialmente precisamos da massa total de gás, para chegar quantidade de calor. Com isso sabemos que a massa total de um gás é 
, então a equação (1) do gás ideal, fica:
, isolando a massa total,
, fazendo as substituições
Passo 3
Analisando a máquina térmica de Carnot temos:
Calculando a quantidade de calor da fonte fria partindo do calor latente 
sendo a massa total encontrada no passo 2 temos.
, chegamos a quantidade de calor da fonte fria
Com isso podemos calcular o trabalho
E a quantidade de calor da fonte quente é
Resposta
