Uma bomba de calor será usada para manter a temperatura da água de uma piscina em 27 ºC. A piscina está em um ambiente cuja temperatura é 7 ºC. Dessa forma a água da piscina perde energia por transferência de calor para a vizinhança a uma taxa de 150 kW. A mínima potência requerida para acionar a bomba de calor é

O ciclo Stirling é composto por quatro processos internamente reversíveis, uma compressão isotérmica do estado 1 ao 2 (T1 = T2), um aquecimento isocórico de 2 a 3 (v2 = v3), uma expansão isotérmica do estado 3 ao 4 (T3 = T4) e um resfriamento isocórico de 4 a 1 (v4 = v1). A massa de ar no motor é m. São conhecidas as temperaturas, T, e pressões, p, associadas a cada um dos estados. Considere que o ar comporta- se como gás ideal, com calores específicos constantes. A constante do ar é igual a R.

O trabalho líquido realizado pelo ciclo é igual a

O ciclo Stirling é composto por quatro processos reversíveis, uma compressão isotérmica do estado 1 ao 2, um aquecimento isocórico de 2 a 3, uma expansão isotérmica do estado 3 ao 4 e um resfriamento isocórico de 4 a 1. A massa de ar contida no motor é m. São conhecidas as temperaturas, T, pressões, p, energias internas específicas, u, e entropias específicas, s, associadas a cada um dos estados. Por exemplo, T1, p1, u1 e s1 indicam, respectivamente, a temperatura, a pressão, a energia interna e a entropia do estado 1.

O calor transferido ao ciclo a partir do reservatório a alta temperatura, QH, é igual a

O ciclo Ericsson é um caso-limite do ciclo Brayton regenerativo com infinitos estágios de reaquecimento e inter-resfriamento, sem irreversibilidades. Dessa forma, o fornecimento de energia ao ciclo se dá a temperatura constante igual a TH, a temperatura do reservatório a alta temperatura. A rejeição de calor se dá a temperatura constante igual a TL, a temperatura do reservatório a baixa temperatura. O ciclo Ericsson é composto por dois processos isotérmicos e dois isobáricos, enquanto que o ciclo de Carnot é composto por dois processos adiabáticos e dois isotérmicos, todos reversíveis.

Deseja-se comparar o trabalho de compressão entre dois ciclos ar-padrão Brayton. No primeiro ciclo existe apenas um compressor isentrópico, com relação de compressão de 10. A temperatura de saída do ar é de 579 K. No segundo ciclo existe um compressor com dois estágios, o primeiro e o segundo, ambos isentrópicos, e com relação de compressão de 4 e 2,5, respectivamente. Entre os dois estágios existe um resfriador intermediário. O ar deixa o primeiro estágio a 446 K, entrando no resfriador nessa temperatura e deixando-o a 300 K, que é a temperatura de entrada do segundo estágio. O ar deixa o segundo estágio a 390 K. Em ambos os compressores o ar entra a 300 K e 100 kPa. O calor específico do ar a pressão constante é igual a 1 kJ/(kgK).

Em um ciclo de ar-padrão ideal Brayton, a temperatura na entrada do compressor é 300 K. A relação de compressão do compressor é 8, e a vazão volumétrica no ciclo é 10 m3/s. Para simplificação dos cálculos, a relação entre o calor específico a pressão constante e a volume constante do ar pode ser considerada constante e igual a 1,5. O rendimento térmico do ciclo é igual a

Considere um ciclo de potência composto por quatro processos associados à passagem do fluido de trabalho pela bomba (processo 1-2), caldeira (processo 2-3), turbina (processo 3-4) e condensador (processo 4-1), nessa ordem. A turbina pode ser considerada adiabática e apresenta uma determinada eficiência isentrópica. É correto afirmar que, quando essa eficiência isentrópica tende a zero, o processo 3-4

Considere dois motores de mesmo rendimento térmico que operam segundo um ciclo de Carnot. O primeiro recebe energia por transferência de calor de um reservatório térmico a alta temperatura (TH = 927 ºC) e rejeita energia também por transferência de calor para um reservatório auxiliar, cuja temperatura Ta obedece à relação TH > Ta > TL. O segundo motor recebe energia por transferência de calor do reservatório auxiliar e rejeita energia por transferência de calor para um reservatório a baixa temperatura (TL = 27 ºC). A temperatura do reservatório auxiliar, Ta, é igual a

Deseja-se analisar a viabilidade de cinco ciclos de potência apresentados nas alternativas de (a) a (e). Cada um dos motores transfere calor com os mesmos dois reservatórios térmicos, o reservatório a alta temperatura, cuja temperatura é TH = 327 ºC, e o reservatório a baixa temperatura, cuja temperatura é TL = 27 ºC. Sendo QH o calor transferido do primeiro reservatório para um motor, QL o calor transferido de um motor para o reservatório a baixa temperatura e W o trabalho realizado por um motor sobre a vizinhança, assinale a alternativa que apresenta um ciclo motor que satisfaz a 1.ª e a 2.ª leis da termodinâmica.

Em uma bomba horizontal recalcando água, a pressão do fluido na entrada é 100 kPa e na saída é 500 kPa. Os diâmetros da entrada e da saída são iguais. Sabendo-se que a vazão volumétrica é igual a 20 L/s, a potência hidráulica é igual a

Uma nave transporta um equipamento eletrônico sensível a variações de temperatura. Na reentrada da nave na atmosfera, o equipamento deve ser revestido externamente de forma a protegê-lo do transitório térmico. O material selecionado deve apresentar