Calculei da seguinte forma:
A - Considerações:
A1: sistema adiabático:
A2: gás ideal com calores específicos constantes (ar padrão frio)
B - Equações:
B1: Wc/m = hent-hsai;
De acordo com a equação acima, percebe-se que o trabalho do compressor e da turbina dependem das entalpias de entrada e saída. Pode-se calcular essas entalpias com base nas relações entre variações de entalpia, entropia, e os calores específicos. Logo, adota-se a relação abaixo:
h(Tsai)-h(Tent) = delta h = cp*(T2-T1) - 1,05KJ/KG*K*(480-300)K = 189 KJ/KG
Com o valor de vazão mássica dado, o trabalho pode ser calculado pela equação B1, acima:
Wc = delta h * m = 189KJ/KG *15 kg/s = 2835 KJ/S ou KW
A resposta acima não bateu com as alternativas do enunciado porém, ao pesquisar mais, encontrei a questão, que é um exemplo de um livro. Confiram-na neste link:
http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1488970/TDQA1/Cap%206%20-%20Analise%20da%201_a_%20Lei%20da%20TD%20para%20um%20VC%20(livro%20Introd%20TD%20Eng).pdf
Bem notado, caro Lucas
Introdução à Termodinâmica para Engenharia
Richard Sonntag; Claus Borgnakke
Exemplo 6.7
Basicamente uma cópia do exemplo, até mesmo os valores, exceto um, no caso o Cp, mas acredito que a questão não tenha resposta.
W = h(sai)-h(ent) = delta h = cp*(T2-T1)
Além disso, tem que considerar o valor da energia cinética, então temos:
W = cp*(T2-T1) + V²/2
W = 1,05 * (480-300) + 100²/(2*1000)
W = 194 KJ/KG
W = 2910 KJ/KG* 15 KG/s = 2910 Kw
A unica diferença da questão e o exemplo do livro é o valor do Cp que na questão está 1,05 kJ.kg-1.K-1 e no livro está como 1,004 kJ.kg-1.K-1. Com base nisso, cheguei a conclusão que não temos nenhuma resposta nas alternativas e a resposta correta seria W = 2910 Kw. Mas de curiosidade fui tentando descobrir porque eles consideraram a alternativa D correta e cheguei a conclusão que o examinador confundiu os valores, se adotarmos o Cp do enunciado como 1,5 kJ.kg-1.K-1 ( ao invés de 1,05 kJ.kg-1.K-1, como descrito), teremos um W = 275 KJ/KG = 4125 Kw, ou seja, a resposta D.
Questão deveria ser anulada.
A informação, do colega Lucas, foi muito boa, inclusive tenho um xerox deste mesmo livro aqui em casa, porque era ele que o meu professor usava na faculdade, mas não me atentei que essa questão foi tirada dele.