Questão 44

A análise do ciclo de Rankine acima ilustrado permite concluir que o(a)

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Resposta da banca: C

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Termodinâmica — ciclo de Rankine lido no diagrama \(T\)–\(s\): em que região do diagrama cai cada estado do fluido.

Objetivo

Não há conta. A questão verifica se você lê o diagrama \(T\)–\(s\): onde está o ponto 5 em relação ao topo do sino, e se o ponto 6 caiu dentro ou sobre a borda do sino. Cada alternativa afirma algo sobre a posição de um desses pontos.

Conceitos para revisar

O sino é o mapa de fases

A curva de saturação divide o plano \(T\)–\(s\) em três regiões: à esquerda do sino, líquido comprimido; dentro, mistura líquido + vapor; à direita e acima, vapor superaquecido. Toda a leitura da questão é decidir de que lado da curva está cada ponto numerado.

Patamar horizontal é mudança de fase

Dentro do sino, pressão e temperatura andam amarradas: vaporizar ou condensar a pressão constante é caminhar na horizontal. Por isso os trechos \(3 \to 4\) (caldeira) e \(6 \to 1\) (condensador) são retas de \(T\) constante.

Título — a fração de vapor

Vale zero na borda esquerda do sino e um na borda direita. Um ponto dentro do sino tem título entre zero e um: ainda há gotas de líquido junto com o vapor.

\[x = \dfrac{m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}\]

\(x\)título, a fração de vapor

\(m_{\text{vapor}}\)massa de vapor

\(m_{\text{total}}\)massa total

As quatro etapas do Rankine

Bomba (\(1 \to 2\), quase vertical), caldeira (\(2 \to 3 \to 4 \to 5\): aquece o líquido, vaporiza no patamar e superaquece), turbina (\(5 \to 6\), expansão aproximadamente isentrópica) e condensador (\(6 \to 1\), patamar de volta ao líquido saturado).

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