Lista 6 - Com resolução

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Termodinâmica I para Engenharia Química 
Prof. Eduardo R. A. Lima 
Lista 6 
 
1. Descreva as diferenças entre o ciclo de Carnot e o ciclo de Rankine. 
 
2. Em uma planta de potência a vapor, constituída de bomba, caldeira, turbina e 
condensador, a turbina opera adiabaticamente com vapor d’água a 6800 kPa e 550oC em 
sua alimentação. O vapor de exaustão da turbina entra no condensador a 50
o
C, com uma 
qualidade de 0,96. Água líquida saturada deixa o condensador e é bombeada para a 
caldeira. Desprezando o trabalho de bombeamento e as variações nas energias cinética e 
potencial, determine a eficiência térmica do ciclo e a eficiência da turbina. 
 
3. Vapor d’água entra na turbina de uma planta de potência, operando no ciclo de Rankine, 
a 3300 kPa e sai a 50 kPa. Para mostrar o efeito do superaquecimento no desempenho do 
ciclo, calcule a eficiência térmica do ciclo e a qualidade do vapor na saída da turbina para 
temperaturas do vapor na entrada da turbina iguais a 459, 550 e 605
o
C. 
 
4. Descreva as etapas do ciclo do motor Otto. Qual é a diferença entre o motor Otto e o 
motor Diesel? 
 
5. Um ciclo Diesel a ar absorve 1500 J/mol de calor (na etapa a P constante que simula a 
combustão). A pressão e a temperatura no início da etapa de compressão são 1 bar e 
20
o
C, e a pressão ao final da etapa de compressão é de 4 bar. Considerando o ar um gás 
ideal com Cp = (7/2)R, quais as razões de compressão e expansão e o rendimento do 
ciclo? 
 
6. Calcule a eficiência de um ciclo Otto padrão a ar com etapa de compressão adiabática 
igual à do exercício anterior. Calcule também a pressão ao final da etapa de ignição (a 
volume constante), sabendo que esta absorve a mesma quantidade de calor que no 
exercício anterior. Compare o trabalho líquido produzido nos dois ciclos. 
 
7. Em um sistema de refrigeração convencional por compressão de vapor d’água (com 
válvula de expansão), a evaporação ocorre a 4
o
C e a condensação a 46
o
C. A eficiência do 
compressor é de 76% e a taxa de refrigeração é de 1200 kJ/s. Determine a vazão de 
circulação do refrigerante, a taxa de transferência de calor no condensador, a potência 
necessária, o coeficiente de desempenho do ciclo e o coeficiente de desempenho de um 
ciclo de Carnot operando entre os mesmos níveis de temperatura.