Explique qualitativa e quantitativamente como a redução da temperatura do condensador (T_c) afeta o rendimento…

Questão

Explique qualitativa e quantitativamente como a redução da temperatura do condensador (T_c) afeta o rendimento e a potência de saída de uma máquina térmica a vapor. Considere o limite de Carnot e descreva limitações práticas que impedem atingir esse limite.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Pelo limite de Carnot, ?_max = 1 - T_c/T_h (T em K). Diminuir T_c aumenta ?_max; p.ex. com T_h = 600 K: T_c = 300 K ? ? = 50%; T_c = 280 K ? ? ˜ 53,3% (aumento de 3,3 pontos percentuais). Para dado Q?_in, W? = ?·Q?_in aumenta proporcionalmente. Limitações práticas: transferência de calor finita (necessidade de ?T entre fluídos), irreversibilidades internas (perdas por atrito e gradientes de temperatura), redução do fluxo mássico ou mudança de propriedades do vapor, maior área/consumo para o condensador, limites de temperatura ambiente e materiais; portanto o ganho real é menor que o ideal e depende de projeto e condições operacionais.

Explicação

A explicação aborda a relação entre a temperatura do condensador e o rendimento máximo de uma máquina térmica, utilizando a equação do ciclo de Carnot para demonstrar como a redução de T_c aumenta a eficiência. Além disso, menciona as limitações práticas que impedem a realização do rendimento ideal, como a necessidade de gradientes de temperatura e as irreversibilidades. Essa abordagem quantitativa e qualitativa fornece uma compreensão clara dos fatores que influenciam o desempenho de máquinas térmicas.

Raio-X da questão

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