Questões de Concurso
Sobre leis e propriedades da termodinâmica em engenharia mecânica
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Um saco plástico contém 1 cm3 de ar à temperatura ambiente (27°C). O ar contido passa por um aumento de temperatura de 120°C. O saco está exposto à pressão atmosférica e sua capacidade volumétrica máxima não é atingida, o que permite considerar que não há diferença significativa entre sua pressão interna e externa em todo o processo descrito acima. Determine o volume final do saco.
Em um ciclo Otto ideal, ocorrem quatro processos reversíveis. O processo 1-2, indicado em ambos os diagramas p-v, representa a compressão isentrópica do fluido de trabalho. A área da região no diagrama p-v, abaixo da linha 1-2, que representa esse processo, fornece o trabalho líquido produzido pelo motor Otto.
O diagrama A representa os processos para o ciclo de Otto. Ao ser usado na mesma taxa de compressão de um ciclo Diesel, o ciclo Otto apresenta rendimento térmico menor que o do ciclo Diesel.
O rendimento térmico do ciclo mostrado é dado pela razão entre a potência produzida na turbina e a energia térmica consumida na caldeira.
O componente representado por A corresponde à turbina a vapor usada no ciclo que realiza o processo IV-I, indicado no diagrama T-s pelo processo 3-4.
O ciclo representado é denominado ciclo de Rankine e envolve processos ideais. O processo 1-2-2', no diagrama T-s, representa o aumento de temperatura devido ao aquecimento do fluido na caldeira. Esse processo de aquecimento na caldeira corresponde à mudança de estado entre os pontos I e II do esquema, em que o componente B representa a caldeira. O ciclo opera com rejeição de calor que ocorre no componente D, que representa o condensador.
É impossível para um sistema operar segundo um ciclo termodinâmico e entregar trabalho líquido para sua vizinhança enquanto recebe energia por calor de um único reservatório térmico.
O enunciado acima diz respeito à
pvn =C
onde: p é a pressão; v é o volume; C é uma constante; n é o expoente politrópico.
Um processo termodinâmico isotérmico tem o expoente politrópico igual a
A eficiência térmica máxima desse ciclo, conhecida como eficiência de Carnot, em porcentagem, é de
Desprezando-se a variação das energias cinética e potencial e considerando-se o processo de compressão adiabático, tem-se para o trabalho específico, em kJ/kg,
cv = 0,6 kJ/(kg . K),
tem-se para o calor transferido no processo, em kJ,
Considerando que as figuras I e II acima representem as transformações pressão (p) versus volume (v) para ciclos motores padrão a ar, julgue o item seguinte.
Esses ciclos resultam de simplificações que consistem em admitir a operação dos ciclos motores Otto e Diesel como uma sequência de processos ideais. Entre outras simplificações, assume-se uma quantidade fixa de ar modelado como gás ideal, enquanto o processo de combustão é representado por uma transferência de calor de uma fonte externa simbolizada, nas figuras I e II, pelo processo 1-2
Considerando que as figuras I e II acima representem as transformações pressão (p) versus volume (v) para ciclos motores padrão a ar, julgue o item seguinte.
Os diagramas pressão versus volume representados nas figuras I e II ilustram, respectivamente, ciclos motores padrão a ar Otto e Diesel.