Uma máquina térmica opera com um gás ideal em um ciclo termodinâmico, realizando trabalho ao extrair calor de uma fonte
quente e rejeitar parte desse calor para uma fonte fria. Em uma usina, uma máquina térmica realiza um ciclo Rankine ideal,
retirando calor de uma caldeira a uma temperatura de 450°C e rejeitando calor em um condensador a uma temperatura de
40°C. Considerando as limitações impostas pela Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta sobre o
rendimento e o funcionamento dessa máquina térmica.

Question

Uma máquina térmica opera com um gás ideal em um ciclo termodinâmico, realizando trabalho ao extrair calor de uma fonte
quente e rejeitar parte desse calor para uma fonte fria. Em uma usina, uma máquina térmica realiza um ciclo Rankine ideal,
retirando calor de uma caldeira a uma temperatura de 450°C e rejeitando calor em um condensador a uma temperatura de
40°C. Considerando as limitações impostas pela Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa correta sobre o
rendimento e o funcionamento dessa máquina térmica. Alternativa A: O ciclo Rankine alcança o rendimento máximo teórico de 100% quando a temperatura da fonte fria é próxima de 0°C. Ou Alternativa B: O rendimento do ciclo Rankine é idêntico ao do ciclo de Carnot, pois ambos são considerados ciclos ideais e operam entre
duas temperaturas fixas. Ou Alternativa C: O rendimento máximo teórico da máquina é inferior a 100% porque uma parte do calor recebido deve ser rejeitada para
manter o ciclo operando continuamente. Ou Alternativa D: O rendimento máximo teórico da máquina é de, aproximadamente, 90%, dado que o calor rejeitado é uma fração muito
pequena do calor absorvido pela máquina.

Simbora Aprender Física · Accepted Answer

Alternativa [C] O rendimento máximo teórico da máquina é inferior a 100% porque uma parte do calor recebido deve ser rejeitada para
manter o ciclo operando continuamente. Letra Cθ1 = 40 °C + 237 = 313 Kθ2 = 450 °C + 237 = 723 KR = 1 – 313/723 = 1 – 0,43 = 0,57 x 100% = 57% de rendimento.Pela segunda lei, o rendimento não pode ser 100%, porque parte do calor recebido é rejeitado para a fonte fria. Letra A: O rendimento de qualquer máquina não pode ser de 100%.Letra B:  Nenhum ciclo é ideal (rendimento 100%) nem mesmo a máquina de Carnot que opera entre duas adiabáticas e duas isotérmicas. A máquina de Rankine é uma aproximação do ciclo de Carnot, não sendo idêntico em todos os aspectos. Letra D: O rendimento dessa máquina está longe de 90%

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Uma máquina térmica opera com um gás ideal em um ciclo termo...

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