7/24/2019 5-Lista Segunda Lei

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LISTA 5 Segunda Lei da Termodinmica

1. A taxa de transferncia de calor dos gases de combusto a gasolina 35 kW. Sabendo que a potnciano eixo do motor 20 HP, determine a eficincia trmica e a taxa de transferncia de calor rejeitadapara o ambiente.

2. Um refrigerador domstico remove 1,5 kJ do espao refrigerado utilizando 1 kJ de trabalho. Qual energia rejeitada no ambiente da cozinha? Qual coeficiente de eficcia deste refrigerador?

3. Um fazendeiro deseja utilizar uma bomba de calor, acionada com um motor de 2 kW, para manter atemperatura do galinheiro igual a 30C. A taxa de transferncia de calor do galinheiro para oambiente, que est a uma temperatura ambiente Tamb, igual a 10 kW. Qual o coeficiente de eficciamnimo da bomba de calor para que o sistema de aquecimento opere adequadamente.

4.

Uma casa resfriada por meio de uma bomba de calor que utiliza o ambiente externo comoreservatrio de alta temperatura. A casa transfere calor ao ambiente de acordo com: Q perda= K(THTL). Estime para diferentes temperaturas do meio externo, os percentuais de reduo de consumo deenergia eltrica se a temperatura na casa fosse reduzida de 24C para 20C. Admita que atransferncia de calor do ambiente para a casa seja proporcional a diferena das temperaturasexternas.

5.

Um tanque com volume de 10 m3contm inicialmente ar a 500 kPa e 600 K e funciona como fontequente para um ciclo de Carnot que rejeita calor a 300 K. A temperatura alto ciclo de Carnot sempre25C inferior a do gs no tanque e isto necessrio para que ocorra transferncia de calor. A mquinatrmica opera at que a temperatura do ar no tanque atinja 400 K. Admitindo que os caloresespecficos do ar sejam constantes, determine qual o trabalho realizado numa operao deresfriamento do ar do tanque.

6. A potncia eltrica gerada numa central trmica 1MW. Calor transferido para a gua, na caldeira a700 C, a temperatura no condensador 40 C e a potncia consumida na bomba 0,02 MW. Calcule,nestas condies, a eficincia do ciclo.

7. Algumas plantas de potncia operam com vapor na temperatura de 550C e o condensador natemperatura de 45C. Qual a mxima eficincia trmica esperada para esse ciclo?

8.

Um motor de 75 HP com eficincia de 91% foi substitudo por outro motor de maior eficincia (95.4%). Se estes motores operam 4368 h/ano e com um fator de carga de 75%, e com um custo deeletricidade: $0.08/kWh, qual o montante de dinheiro economizado por ano?

9. Uma mquina trmica de Carnot recebe 500 kJ de calor de uma fonte com temperatura THe rejeita200 kJ para um reservatrio a 17C. Determine a eficincia trmica do ciclo e a temperatura TH.

10.Um sistema de ar condicionado utilizado para manter a temperatura da casa em 22C enquanto atemperatura externa est a 40C. Se a potncia consumida pelo sistema de 5 HP, qual a mximaquantidade de calor que pode ser removida da casa?

11.

Um inventor afirma que desenvolveu um refrigerador que retira calor de um freezer a 5C etransfere para o ambiente externo a 22C mantendo um coeficiente de desempenho de 8.2. Estaafirmao correta? Por qu?

12.

Uma planta de potncia de 800 MW com eficincia de 40% resfriada com gua de um rio.Determinar a quantidade de calor que transferida para o rio.

13.Um carro com potncia de 95 HP (70 kW) tem uma eficincia trmica de 28%. Determine qual oconsumo de combustvel (kg/s) se o poder calorfico do combustvel de 19000 Btu/lbm (44194kJ/kg).

14.Considere um ciclo trmico motor que opera nas condies abaixo apresentadas, verifique se estascondies satisfazem a primeira e a segunda lei da termodinmica:

a) QH= 6 kJ; QL= 4 kJ; W = 2kJ

b)

QH= 6 kJ; QL= 0 kJ; W = 6kJ

c) QH= 6 kJ; QL= 2 kJ; W = 5kJ

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d)

QH= 6 kJ; QL= 6 kJ; W = 0kJ

15.

Prope-se construir uma central termoeltrica com potncia de 1.000 MW e utilizando vapor dgua

como fluido de trabalho. Os condensadores dever ser resfriados com a gua de um rio (ver figura

abaixo). A temperatura mximo do vapor ser de 550C e a presso nos condensadores ser de 10

kPa. Como consultor de engenharia, voc solicitado a estimar o aumento da temperatura da gua no

rio (entre montante e jusante da usina). Qual a sua estimativa?