Gabarito disponível
Um engenheiro recebe a tarefa de elaborar um anteprojeto para estabelecer alguns parâmetros de desempenho referentes a uma usina termelétrica a carvão que será empregada em situações emergenciais. Esta usina trabalhará segundo um ciclo termodinâmico e, em seu estudo, o engenheiro estabelece as afirmativas abaixo:
Afirmativa I: Se a temperatura da fonte fria for de 300 K e se o ciclo apresentar rendimento real correspondente a 75% do rendimento do Ciclo de Carnot associado, então a temperatura da fonte quente será de 750 K, para as condições de projeto.
Afirmativa II: A taxa de transferência de calor para a fonte fria nas condições de projeto será de 55/3 MW.
Afirmativa III: Nas condições de projeto, o consumo de carvão necessário para garantir o funcionamento ininterrupto da usina durante uma semana será de 560 toneladas.
Condições de projeto:
• rendimento do ciclo: 45 %;
• calor de combustão do carvão: 36 kJ/g; e
• potência disponibilizada pela usina: 15 MW.
Diante do exposto, está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):
Afirmativa I: Se a temperatura da fonte fria for de 300 K e se o ciclo apresentar rendimento real correspondente a 75% do rendimento do Ciclo de Carnot associado, então a temperatura da fonte quente será de 750 K, para as condições de projeto.
Afirmativa II: A taxa de transferência de calor para a fonte fria nas condições de projeto será de 55/3 MW.
Afirmativa III: Nas condições de projeto, o consumo de carvão necessário para garantir o funcionamento ininterrupto da usina durante uma semana será de 560 toneladas.
Condições de projeto:
• rendimento do ciclo: 45 %;
• calor de combustão do carvão: 36 kJ/g; e
• potência disponibilizada pela usina: 15 MW.
Diante do exposto, está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):
Resolução comentada
Máquina térmica: Carnot, calor rejeitado e consumo de carvão.
I: ηC = 0,45/0,75 = 0,6, então Th = 300/0,4 = 750 K. II: Qq = 15/0,45 = 100/3 MW, e Qf = 100/3 − 15 = 55/3 MW. III: 100/3 MW × 604800 s ≈ 2,016×10¹³ J, e dividido por 36×10³ J/g dá 5,6×10⁸ g = 560 t. As três são corretas.
Análise das alternativas
A, B, C e D) Erradas: desconsideram que as afirmativas I, II e III são todas verdadeiras.
Referência: Termodinâmica: ciclo de Carnot e rendimento
Resolução comentada do VaiConcursos.