Em um processo industrial, uma caldeira aquatubular gera vapor superaquecido a uma temperatura de 350 ˚C e pressão de 8 MPa. O fluido na saída da t...

Para calcular o trabalho por unidade de massa gerado na turbina, podemos utilizar a equação da eficiência de Carnot: η = (W_t - W_p) / Q_1 Onde: W_t é o trabalho realizado pela turbina W_p é o trabalho realizado pela bomba Q_1 é o calor fornecido à caldeira Como o ciclo termodinâmico é ideal, não há perdas de calor ou trabalho, então podemos considerar que W_p = 0. Além disso, como o fluido na saída da turbina está com título de 0,73, podemos utilizar a tabela de vapor para determinar a entalpia específica na entrada da turbina: h_1 = h_fg * x + h_f Onde: h_fg é o calor latente de vaporização x é o título h_f é a entalpia específica do líquido saturado Podemos encontrar esses valores na tabela de vapor para a pressão de 8 MPa: h_fg = 2065,5 kJ/kg h_f = 146,8 kJ/kg h_1 = 2065,5 * 0,73 + 146,8 = 1600,6 kJ/kg A entalpia específica na saída da turbina pode ser encontrada utilizando a temperatura e a pressão: h_2 = h_p + (v_p * (P_1 - P_2)) Onde: h_p é a entalpia específica do vapor superaquecido na pressão P_1 v_p é o volume específico do vapor superaquecido na pressão P_1 P_1 é a pressão na entrada da turbina P_2 é a pressão na saída da turbina Podemos encontrar esses valores na tabela de vapor para a pressão de 8 MPa: h_p = 3278,1 kJ/kg v_p = 0,1949 m³/kg P_1 = 8 MPa P_2 = 0,1 MPa (pressão de condensação) h_2 = 3278,1 + (0,1949 * (8 - 0,1)) = 3278,1 + 1,546 = 3280,6 kJ/kg O calor fornecido à caldeira pode ser encontrado utilizando a equação da primeira lei da termodinâmica: Q_1 = h_p - h_f Q_1 = 3278,1 - 146,8 = 3131,3 kJ/kg Substituindo os valores na equação da eficiência de Carnot, temos: η = (W_t - 0) / 3131,3 Como o ciclo termodinâmico é ideal, a eficiência de Carnot é igual à eficiência real do ciclo, que pode ser encontrada utilizando a tabela de vapor para a pressão de 8 MPa: η = (h_1 - h_2) / h_1 η = (1600,6 - 3280,6) / 1600,6 = -1,050 Como a eficiência é negativa, isso significa que o ciclo não é viável. Portanto, não é possível calcular o trabalho por unidade de massa gerado na turbina. Nenhuma das alternativas apresentadas é correta.