Questão 1294129

• Banca: CESGRANRIO
• Órgão: Petrobras
• Ano: 2012
• Provas: CESGRANRIO - 2012 - Petrobras - Engenheiro de Equipamento Júnior - Mecânica-2012
• Disciplina: Engenharia Mecânica
• Assuntos: Leis e Propriedades da Termodinâmica; Termodinâmica

Uma máquina térmica opera ciclicamente absorvendo, a cada ciclo, calor Q_A = 2.400 kJ de uma fonte quente a T_Q = 600 K e rejeitando calor Q_R = 1.800 kJ em uma fonte fria com T_F = 300 K.

O rendimento r da máquina e a variação total da entropia do sistema e reservatórios, ΔS_T, ao final de 1 ciclo da máquina são, respectivamente,

• A. r = 0,25; ΔS_T = 2,0 kJ/K
• B. r = 0,75; ΔS_T = 2,0 kJ/K
• C. r = 0,50; ΔS_T = 10 kJ/K
• D. r = 0,50; ΔS_T = 2,0 kJ/K
• E. r = 0,25; ΔS_T = 10 kJ/K

Gabarito: A

Comentários

• Basta lembrar que a Entropia (S) pode ser calculada pela razão dQ/dT, ou seja, (2400-1800)/(600-300) = 2kJ/K
  E a eficiência basta n = (qH-qL)/qH = 0,25

• Importante não confundir a eficiência com a eficiência máxima possível do ciclo (eficiência de Carnot), onde:

   

  n_carnot = 1- Tf/Tq

   

• N= 1-Qr/Qa

  N=1-1800/2.400

  N=1-0,75 

  N= 0,25 

  VARIAÇÃO DE ENTROPIA 

  1800KJ/300K - 2.400KJ/600 K 

  6KJ/K- 4 KJ/K = 2 KJ/K 

  r 0,25 ; VARIAÇÃO DE ENTROPIA = 2 KJ/K 

• Primeiro calculamos o rendimento onde n=1-Qf/Qq.

  n= 1-1800/2400

  n=1-0,75

  n=0,25

  agora calculamos a variação da Entropia onde ΔST = Qf/Tf - Qq/Tq.

  ΔST = 1800/300 - 2400/600

  ΔST = 6 - 4

  ΔST = 2 Kj / K

• Aos que calculam considerando as temperaturas devem se lembrar que esse calculo so pode ser feito para condições do ciclo carnot no qual não há variação de entropia, logo para o caso exposto no problema não se aplica a razão das temperaturas.

• O rendimento tem que ser calculado em função das quantidades de calor absorvidas e rejeitadas no ciclo. O rendimento térmico em função da temperatura não pode ser usado, visto que ele só se aplicaria aos ciclos de carnot, o que não é o caso dessa questão. Ou seja: afirma-se que os processos de transferência de calor não são feitos de modo isotérmico, o que reduz o rendimento da máquina. Logo, o rendimento desta máquina é de 25% e a variação de entropia no processo é 2KJ/K.