AULA 14

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

7.5 - CICLO DE CARNOT
Ciclo no qual a máquina opera entre dois reservatórios térmicos e funciona com todos os processos reversíveis. Assim, se cada processo é reversível, o ciclo é também reversível.
Um ponto importante, que deve ser observado, é que o ciclo de Carnot, independentemente da substância de trabalho, tem sempre os mesmos quatro processos básicos. São eles:
1. Um processo isotérmico reversível, no qual calor é transferido para ou do reservatório a alta temperatura.
2. Um processo adiabático reversível, no qual a temperatura do fluido de trabalho diminui desde a do reservatório a alta temperatura até a do outro reservatório.
3. Um processo isotérmico reversível, no qual calor é transferido para ou do reservatório a baixa temperatura.
4. Um processo adiabático reversível, no qual a temperatura do fluido de trabalho aumenta desde a do reservatório de baixa temperatura até a do outro reservatório.
1
7.6 DOIS TEOREMAS RELATIVOS AO RENDIMENTO TÉRMICO DO CICLO DE CARNOT
Existem dois teoremas importantes relativos ao rendimento térmico do ciclo de Carnot.
Primeiro teorema.
É impossível construir um motor que opere entre dois reservatórios térmicos dados e que seja mais eficiente que um motor reversível operando entre os mesmos dois reservatórios.
Segundo teorema.
Todos os motores que operam segundo o ciclo de Carnot e entre dois reservatórios térmicos iguais, apresentam o mesmo rendimento térmico.
2
7.7 A ESCALA TERMODINÂMICA DE TEMPERATURA
O conceito dessa escala de temperatura será desenvolvido utilizando como apoio a figura abaixo. Note que há três reservatórios térmicos e três motores que operam segundo ciclos de Carnot. T1 é a temperatura mais alta, T3 é a temperatura mais baixa e T2 é a intermediária. Os motores funcionam do modo indicado entre os vários reservatórios. Q1 é o mesmo para os motores A e C e, como estamos tratando de ciclos reversíveis, Q3 é o mesmo para os motores B e C.
Vimos que o rendimento térmico é :
No ciclo de Carnot, a troca térmica (assim como o rendimento) é função apenas da temperatura:
3
Generalizando :
7.7 A ESCALA TERMODINÂMICA DE TEMPERATURA
Lord Kelvin demonstrou que para um ciclo reversível se tem a seguinte relação para escala termodinâmica de temperatura:
Utilizando a equação do rendimento térmico, temos: :
4
7.7 A ESCALA TERMODINÂMICA DE TEMPERATURA
Refrigerador, segundo o ciclo de Carnot
Bomba de Calor, segundo o ciclo de Carnot
5
APLICAÇÕES CAP. 6
6.23 - Uma caldeira é alimentada com 5000 kg/h de água líquida a 5 MPa e 20 ºC e descarrega o vapor d' água a 450 ºC e 4,5 MPa. Determine as seções de escoamento (área) na alimentação e descarga da caldeira de modo que as velocidades dos escoamentos sejam menores do que 20 m/s. Ae > 0,69 cm2 ; As > 50 cm2 
APLICAÇÕES CAP. 6
6.28 - Uma turbina é alimentada com 5 m3/s de vapor d' água a 3 MPa e 400 ºC. A turbina apresenta uma extração intermediária de vapor. A temperatura e a pressão do vapor na tubulação de extração são iguais a 200 ºC e 600 kPa. Já a pressão e o título na tubulação de descarga principal da turbina são iguais a 20 kPa e 90%. Sabendo que a vazão em massa na extração é igual a 15% da vazão em massa na seção de alimentação da turbina e que a velocidade na tubulação de descarga principal da turbina é 20 m/s, determine a vazão em volume na tubulação de extração e o diâmetro da tubulação de descarga principal da turbina. 2,66 m3/s; 4,33 m.
APLICAÇÕES CAP. 6
6.59 - Um compressor é alimentado com ar a 17 ºC e 100 kPa e descarrega o fluido, a 1 MPa e 600 K, num resfriador que opera a pressão constante. Sabendo que a temperatura na seção de saída do resfriador é 300 K, determine o trabalho específico no compressor e a transferência específica de calor no processo. – 316,85 kJ/kg ; -306,83 kJ/kg.
FIM 08/09/2016