Série 5

Termodinâmica
Capítulo 5
1. Um ciclo reversível funciona entre um reservatório térmico à temperatura T
e um reservatório térmico frio à temperatura de 200 K. Em regime estacionário o ciclo
produz 40 kW de potência mecânica rejeitando 1000 kJ/min de energia sob a forma de
calor para o reservatório frio. Determine a temperatura T.
2. A figura mostra um sistema de colector solar utilizado para a produção de
electricidade, através de um ciclo de potência. O colector solar recebe radiação solar à
taxa de 0.315 kW/m2, fornecendo energia para uma unidade de acumulação de modo a
esta manter uma temperatura constante de 500 K. O ciclo de potência recebe energia
sob a forma de calor, vindo da unidade de acumulação e gerando uma potência eléctrica
de 1000 kW. O ciclo cede energia, na forma de calor, ao meio ambiente, que se encontra
a 20 ºC. Funcionando em regime estacionário, determine o mínimo valor teórico para a
área do colector, de modo a funcionar nas condições descritas.
3. Um refrigerador funcionando em regime estacionário, com um coeficiente de
perfommance de 2.5, remove energia, sob a forma de calor, de um compartimento
arrefecido a 0 ºC, com uma taxa de 8000 kJ/h e cede energia, sob a forma de calor ao
meio ambiente que se encontra a 20 ºC. Determine a potência mecânica recebida pelo
refrigerador e compare com a potência que seria necessário fornecer se o ciclo fosse
reversível, funcionando entre os mesmos dois reservatórios térmicos.
4. Uma massa de ar de 0.5 kg, considerada gás perfeito, executa um ciclo de
potência de Carnot com uma eficiência térmica de 50%. O calor transferido para o ar
durante a expansão isotérmica é de 40 kJ. No início da expansão térmica, a pressão é de
7 bar, o volume é de 0.12 m3. Determine:
4.1
As temperaturas máxima e mínima do ciclo, em K
4.2
4.3
4.4
O volume no fim da expansão isotérmica.
O trabalho e o calor transferidos para cada um dos quatro
processos
Desenhe o ciclo no diagrama p-v