atividade de termo

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Joana D´arc ferreira de souza
Matricula : 01324385
ATIVIDADE: 2ª AVA ENGENHARIAS TERMODINÂMICA
1) Um experimentador afirma ter elevado a temperatura de uma pequena quantidade de água a 150 °C transferindo calor de vapor de água a uma alta pressão a 120 °C. Essa afirmação é razoável? Por quê? Considere que no processo não foi usado nem um refrigerador nem uma bomba de calor.
Não!! o calor não poderá fluir de um meio de baixa temperatura para um meio de alta temperatura isso e inadimissivel .
2) É possível que uma máquina térmica funcione sem rejeitar nenhuma quantidade de calor para um reservatório a uma baixa temperatura? Explique.
 Por definição uma máquina térmica sempre trabalha em ciclo entre diferenciais de temperatura, recebendo calor de uma fonte quente, converter parte do calor em trabalho e rejeito o resto do calor para um Sumidouro.
Isso é sintetizando um enunciado de Kelvin Planck é possível para qualquer dispositivo que opera em um ciclo receber calor de um único reservatório e produzir uma quantidade líquida de trabalho, em outras palavras se uma máquina térmica funciona sem rejeitar calor isso quer dizer que ela converte todo o calor em trabalho a eficiência é de 100% isso é possível, na questão não seria possível pois violaria ao enunciado de Kelvin Planck.
3) Aquecedores de placas são basicamente aquecedores a resistência elétrica, frequentemente usados no aquecimento de ambientes. Uma dona de casa alega que seus aquecedores de placas, mesmo com cinco anos de uso, têm uma eficiência de conversão de 100%. Essa alegação viola alguma lei da termodinâmica? Explique.
Não , pois e possivel que o trabalho seja convertido emintegralmente em calor , mais o inverso desse procedimento e completamente impossivel 
4) Na ausência de qualquer atrito e outras irreversibilidades, uma máquina térmica pode ter uma eficiência de 100%? Explique.
 Na ausencia de qualquer um destes efeitos torna-se irreversibilidades onde a aquina poderá trabalha com 100% de eficiencia, Assim, embora a melhoria do desempenho termodinâmico possa acompanhar a redução das irreversibilidades, o fator custo é um impedimento importante. Um processo é dito reversível se o sistema e todas as partes da sua vizinhança puderem retornar exatamente ao estado inicial.
5) Uma usina de potência a vapor de 600 MW, resfriada por um rio próximo, tem uma eficiência térmica de 40%. Determine a taxa de transferência de calor para a água do rio. A taxa real de transferência de calor será mais alta ou mais baixa que esse valor? Por quê?
Rcálculo – 900 MW
	1 passo: vamos determina o calor fornecido pela fonte 
Formula da eficiência NT= , depois isolamos o calor fornecido 
QH = 
QH = = 1500MW
2 passos: vamos determine o calor que e rejeitado para o sumidouro
QL= QH-Wliq
1500MW - = 900MW
 _
	A questão também pergunta ser o valor calculado pertence ao valor real.
A verdadeira taxa de calor será menor do que foi calculado, considerando que todo calor que virou trabalho e rejeitado, mais na verdade parte desse calor será perdido em outras etapas através das tubulações dos equipamentos e dos outros componentes da máquina.
QL= 900MW , na realidade o calor vai pro sumidouro e menor do que o calculado, pois parte desse calor e perdido em outras partes da máquina.
6) Uma usina a vapor com uma potência líquida de 150 MW consome carvão a uma taxa de 60 tons/h. Considerando que o poder calorífico do carvão corresponde a 30.000 kJ/kg, determine a eficiência global dessa usina.
	 P= 150 Mw
Tx= 60 tons/h= = 16,67kg/s 
Poder cal= 30MJ/kg
	
	Consumo real = pcal x tx= 30MJ/kg x 16,67kg/s = 500MW
Eficiencia do consumo = consumo dispo/cosumo real = 150MW / 500MW= 0,3 =30%
	
Rcálculo – 30 %
7) Um compartimento de alimentos é mantido a –12 °C por um refrigerador em um ambiente a 30 °C. O ganho total de calor do compartimento de alimentos é estimado em 3.300 kJ/h, e a rejeição de calor no condensador é de 4.800 kJ/h. Determine a potência entregue ao compressor, em kW, e o COP do refrigerador.
Rcálculo – 0,417 kW; 2,2
	
1 passo : vamos aplicar o principio da consevação de enegia nesse refrigerador.
Q H = Q L + W liq
Vamos isolar o trabalho:
W liq= 4.800 kJ/h - 3.300 kJ/h = 1500 kJ/h
Depois converte as horas para segundos 1 hora corresponde a 3600 segundos 
W liq=1500 kJ/ 3600s
W liq= 0,417 KW
	2 passo: vamos calcular COPR
COPR= Q l /W liq para facilitar deveremos ultiliza KW/h
COPR= 3.300 KW/h / 1500 KW/h
COPR= 2,2
	Resposta
 Wliq= 0,417KW
COPR= 2,2
8) O Departamento de Energia dos Estados Unidos previa que, entre 1995 e 2010, o país precisaria construir novas usinas para gerar um adicional de 150.000 MW de eletricidade para que fosse atendida a crescente demanda por energia elétrica. Uma possibilidade era a construção de usinas movidas a carvão, que custavam US$ 1.300 por kW e tinham eficiência de 40%. Considerava-se também as usinas de ciclo combinado de gaseificação integrada, nas quais o carvão é submetido a calor e pressão para se gaseificar enquanto dele se retira enxofre e material particulado. Em seguida, o carvão gasoso é queimado em um ciclo de turbina a gás, e parte do calor residual dos gases de exaustão é recuperada para gerar vapor para a turbina a vapor. Atualmente, a construção de usinas desse tipo custa cerca de US$ 1.500 por kW, mas sua eficiência é de aproximadamente 48%. O poder calorífico médio do carvão é de cerca de 28.000.000 kJ por ton (ou seja, 28.000.000 kJ de calor sã
liberados quando é queimada 1 ton de carvão). Considerando que a usina tenha de recuperar em cinco anos sua diferença de custo a partir da economia de combustível, determine qual deve ser o preço do carvão em US$ por ton.
Rcálculo – US$ 85,2/ton
 
	Para a construção de uma usina de capacidade de 150.000 MW de eletricidade, é necessário fazer uma diferença entre custos de construção de plantas à carvão(c) e de ciclo combinado (cc): 
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢çã𝑜𝑐 = 150.000.000 𝑘𝑊 𝑥 $ 1.300 𝑘𝑊 = $159 𝑥 109
 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢çã𝑜𝑐𝑐 = 150.000.000 𝑘𝑊 𝑥 $ 1.500 𝑘𝑊 = $225 𝑥 109 
𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛ç𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢çã𝑜 = $225 𝑥 109 − $159 𝑥 109 = $ 30 𝑥 109 
A quantidade de eletricidade produzida por qualquer planta em 5 anos é de: 
𝑊𝑒 = 𝑊̇ . ∆𝑡 = (150.000.000 𝑘𝑊). (5𝑥365𝑥24ℎ) = 6,57𝑥1012 𝑘𝑊ℎ
 A quantidade de carvão necessária para gerar eletricidade para cada usina e suas diferenças são: 
𝑚𝑐𝑎𝑟𝑣ã𝑜 𝑒𝑚 (𝑐) = 𝑊𝑒 𝜂 . (𝑃𝐶𝑀) = 6,57𝑥1012 𝑘𝑊ℎ (0,40). (28 𝑥 106 𝑘𝐽 𝑡𝑜𝑛) . 3600 𝑘𝐽 1 𝑘𝑊ℎ = 2,112 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛
 𝑚𝑐𝑎𝑟𝑣ã𝑜 𝑒𝑚 (𝑐𝑐) = 𝑊𝑒 𝜂 . (𝑃𝐶𝑀) = 6,57𝑥1012 𝑘𝑊ℎ (0,48). (28 𝑥 106 𝑘𝐽 𝑡𝑜𝑛) . 3600 𝑘𝐽 1 𝑘𝑊ℎ = 1,760 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛 
Δ𝑚𝑐𝑎𝑟𝑣ã𝑜 = 2,112 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛 − 1,760 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛 = 0,352 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛 
Para determinar o preço do carvão: 
𝑃𝑟𝑒ç𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑣ã𝑜 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛ç𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑢𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢çã𝑜 
Δ𝑚𝑐𝑎𝑟𝑣ã𝑜 = $ 30 𝑥 109 0,352 𝑥 109 𝑡𝑜𝑛 = $ 𝟖𝟓, 𝟐/𝒕𝒐n
9) Uma bomba de calor é usada para manter uma casa a uma temperatura constante de 23 °C. A casa está perdendo calor para o ar externo pelas paredes e janelas, a uma taxa de 60.000 kJ/h, enquanto a energia gerada dentro da casa pelas pessoas, luzes e aparelhos chega a 4.000 kJ/h. Considerando um COP de 2,5, determine a potência que deve ser entregue à bomba de calor.
Rcálculo – 6,22 kW
	1 PASSO : sabemos que a casa recebe calor que vem das luzes QH luz = 4.000 kJ/h.
Tambem sabemos que perde calor para um ambiente de Q perd=60.000 kJ/h, além disso a casa recebe uma taxa de calor QH da bomba de calor , vamos considerá que a casa já estar a 23 °C.
Contudo para mantemos a sua temperatura, a quantidade de calor que sai ae a mesma que entrar.
Q entrar = Q sai 
QH+ QH luz = Q perd
QH = Q perd - QH luz 
QH =60.000 kJ/h - 4.000 kJ/h.
QH = 56.000 kJ/h.
	2 passo : Vamos calcula o trabalho Considerando um COP de 2,5 
W ent= QH/COP bc 
W ent= 56.000 kJ/h / 2,5
W ent=22.400kJ/h
Depois converte as horas para segundos 1 hora corresponde a 3600 segundos 
W ent=22.400 kJ/ 3600s
W ent=6,22KW
Resposta 
QH = 56.000 kJ/h. E W ent=6,22KW
10) Um refrigerador doméstico com um COP de 1,2 remove calor do espaço refrigerado a uma taxa de 60 kJ/min. Determine (a) a energia elétrica consumida pelo refrigerador e (b) a taxa de transferência de calor para o ar da cozinha.
Rcálculo – a) 0,83 kW; b) 110 kJ/min
	1 PASSO: Já temos a COP de 1,2 que e a taxa de calor retirada do refrigerado
COP = QL / W liq
W liq= QL/ COP
W liq= 60 kJ/min / 1,2
W liq = 50 kJ/min
Depois converte as minuto para segundos 
W liq = 
W liq = 0,833Kw
	2 PASSO: PARA CALCULA O CALOR ENIADO PARA O AR DA COZINHA. 
50 kJ/60 s
W liq = QH - QL
ISOLAMOS O CALOR ENVIADO 
QH =W liq + QL
QH = 50 Kj/MIN /60 Kj/MIN
QH = 110 Kj/MIN
Resposta 
W liq = 0,833Kw e QH = 110 Kj/MIN