Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2014 · questão 48

Cesgranrio Petrobras 2014 Física · Ciclo de Carnot também em Física · Máquinas térmicas e rendimento

Questão 48

A Figura acima ilustra o processo de geração de energia elétrica contínua por um fluido de trabalho em fase gás. O fluido absorve calor de uma fonte quente que consiste em vapor de água que se condensa isotermicamente. Em seguida, o fluido movimenta as pás de uma turbina, gerando trabalho elétrico. O calor do fluido é, então, rejeitado para uma fonte fria, que consiste em água fria. Em seguida, o fluido é comprimido, completando o ciclo. O calor retirado da fonte quente é 2500 kW.

Se a máquina térmica operasse com a máxima eficiência possível, então, a energia produzida, em kW, seria de aproximadamente,

Dado
0 \(^{\circ}\)C \(\approx\) 273 K

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Resposta da banca: B

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Máxima eficiência é Carnot: temperaturas das fontes em kelvin, e a potência gerada é o rendimento vezes o calor recebido.

Objetivo

Achar a potência elétrica máxima de uma máquina que recebe 2.500 kW de vapor a 227 °C e rejeita para água a 26 °C. O que está em jogo é converter a kelvin e aplicar Carnot.

Conceitos para revisar

Temperaturas absolutas

227 °C são 500 K; a fonte fria, uns 300 K.

\[T_{Q} = 500\ \text{K} \qquad T_{F} \approx 300\ \text{K}\]

26 e 28 °C299 e 301 K

Carnot

Rendimento 1 − 300/500 = 0,4, aplicado aos 2.500 kW.

\[P = \left(1 - \dfrac{T_{F}}{T_{Q}}\right) P_{Q}\]

0,4 × 2.500

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