Os Exercícios 2º Lei

1. Uma máquina térmica motora operando entre dois reservatórios, recebe energia QH por transferência de calor do reservatório quente a TH = 2000 K e rejeita energia QC por transferência de calor para o reservatório frio a TC = 400 K. Para cada um dos seguintes casos, determinar se o ciclo opera reversivelmente, irreversivelmente ou é impossível.

a. QH =1000 kJ , W= 850 kJ

Nmax= 1-Tc/Th = 1-(400/2000) = 0,8 = 80%

Nreal = W/Qh = 850/1000 = 0,85 = 85%

Nreal > Nmax = Impossível

.

b. QH =2000 kJ , QC = 400 kJ

Nmax= 1-Tc/Th = 1-(400/2000) = 0,8 = 80%

Nreal = (Qh – Qc)/Qh = (2000-400)/2000 = 0,8 = 80%

Nreal = Nmax = Reversível

c. W=1600 kJ, QC = 500 kJ

Nmax= 1-Tc/Th = 1-(400/2000) = 0,8 = 80%

W= Qh-Qc

1600 = Qh-500

Qh= 2100

Nreal = W/Qh = 1600/2100 = 0,76 = 76%

Nreal < Nmax = Irreversível

d. QH =1000 kJ, = 30%

Nmax= 1-Tc/Th = 1-(400/2000) = 0,8 = 80%

Nreal = 30%

Nreal < Nmax = Irreversível

2. O meio ambiente ao redor de um freezer está a temperatura de 27 C. Para manter o compartimento do freezer a uma temperatura de -40 C é necessário remover energia por transferência de calor a uma taxa de 1,25 kW.

Determine:

a. O coeficiente de performance máximo;

COP = Q/W

COP = 1250/359,19

COP = 3,48

b. A potência mínima requerida, em kW, para qualquer ciclo de refrigeração operando sob estas condições

Th = 27 + 273 = 300K

Tc = -40 + 273 = 233K

Qc = 1,25kW = 1250W

𝛃máx = Tc/(Th-Tc) = 233/(300 - 233) = 3,48

𝛃= Qc/W Wmin = Qc/𝛃máx = 1250/3,48 Wmin = 359,19W