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Segunda Lei da Termodinâmica
Solução: Considere o motor térmico como sistema. Aplicando a primeira lei, temos
A potência e a taxa de transferência de calor para o ambiente na máquina de Carnot são W = hCarnot Q H = 0,635 × 1000 = 635 kW Q = Q − W = 1000 − 635 = 365 kW
Q L = Q H − W = 1000 − 450 = 550 kW
L
A definição de eficiência estabelece que htérmico =
A eficiência do motor térmico deste exemplo é próxima daquela de uma central termoelétrica a vapor moderna, mas essa eficiência é menor que a da máquina de Carnot que opera entre os mesmos reservatórios térmicos. Uma das consequências importantes desse fato é: a taxa de transferência de calor para o ambiente na máquina real é maior que aquela na máquina de Carnot.
450 W = = 0,45 Q H 1000
A eficiência do motor térmico de Carnot é determinada pelas temperaturas dos reservatórios térmicos. Assim, hCarnot = 1 −
TL TH
= 1−
300 550 + 273
H
= 0,635
Exemplo 7.5 um refrigerador que opera segundo um ciclo de Carnot. Desse modo, o coeficiente de desempenho é dado por
A Figura 7.26 mostra o esquema de uma máquina de condicionamento de ar que deve ser utilizada para manter um ambiente a 24 °C. A carga térmica a ser removida desse ambiente é igual a 4 kW. Sabendo que o ambiente externo está a 35 °C, estime a potência necessária para acionar o equipamento.
b=
Solução: Para resolver completamente este problema nós precisamos das informações que estão apresentadas no Capítulo 11. Entretanto, neste ponto, podemos calcular a potência mínima de acionamento da máquina se admitirmos que o equipamento seja
Q L Q L TL 273 + 24 = = = = 27 35 − 24 W QH − QL TH − TL
e a potência de acionamento do condicionador de ar é Q 4 = 0,15 kW W = L = 27 b
Ar interior Ar externo TL · QL
Figura 7.26
Evaporador
4
Condensador
3 Válvula de expansão
1
· Wc
TH · QH
Compressor 2
Condicionador de ar para o Exemplo 7.5. Ar condicionado operando no modo de refrigeração
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