Questão 7

FUVEST 2001

Física

(FUVEST - 2001 - 2a fase - Questão 7)

Um motor de combustão interna, semelhante a um motor de caminhão, aciona um gerador que fornece 25 kW de energia elétrica a uma fábrica. O sistema motor - gerador é resfriado por fluxo de água, permanentemente renovada, que é fornecida ao motor a 25°C e evaporada, a 100°C, para a atmosfera. Observe as características do motor na tabela. Supondo que o sistema só dissipe calor pela água que aquece e evapora, determine:

a) A potência P, em kW, fornecida à água, de forma a manter a temperatura do sistema constante.

b) A vazão V de água, em kg/s, a ser fornecida ao sistema para manter sua temperatura constante.

c) A eficiência R do sistema, definida como a razão entre a potência elétrica produzida e a potência total obtida a partir do combustível.

Gabarito:

Resolução:

a) Vamos calcular a potência total do sistema:

$P=frac{36cdot10^6Jcdot 15}{3600s}=15cdot10^4J/s=150kW$

Já a potência total fornecida a água vai ser a diferença entre a potência total do sistema e a potência utilizada:

$P_{agua}=150kW-25kW=125kW$

b) A energia que o processo gasta é:

$\E=mcdot ccdot Delta T+mcdot L\ Pcdot Delta t=mcdot 4000J/(kgcdot ^circ C)cdot (100^circ C-25^circ C)+mcdot 2,2cdot10^6J/kg\ 150kWcdot Delta t=m(4000J/(kgcdot ^circ C)cdot 75^circ C+2,2cdot10^6J/kg)\\ frac{m}{Delta t}=frac{1,25cdot10^5W}{3cdot10^5J/kg+2,2cdot10^6J/kg} ightarrow frac{1,25cdot10^5W}{2,5cdot10^6J/kg}\\ frac{m}{Delta t}=0,05cdot frac{W}{J/kg} ightarrow frac{J/s}{J/kg} ightarrow 0,05frac{kg}{s}$

c) Calculando a eficiência do sistema:

$R=frac{25kW}{150kW}=0,167=16,7\%$

$oxed{Resposta:left{egin{matrix} P=125kW\V=0,05kg/s \ R=16,7\% end{matrix} ight.}$

Questões relacionadas

Questão 56

(FUVEST - 2001 - 1a fase) Duas pequenas esferas, com cargas elétricas iguais, ligadas por uma barra isolante, são inicialmente colocadas como descrito na situação I....

Ver questão

Questão 54

(FUVEST - 2001 - 1a fase) Em uma panela aberta, aquece-se água, observando-se uma variação da temperatura da água com o tempo, como indica o gráfico. Despre...

Ver questão

Questão 53

(FUVEST - 2001 - 1a fase) O processo de pasteurização do leite consiste em aquecê-lo a altas temperaturas, por alguns segundos, e resfriá-lo em seguida. Para iss...

Ver questão

Questão 55

(FUVEST - 2001 - 1a fase) Um gás, contido em um cilindro, à pressão atmosférica, ocupa um volume V0, à temperatura ambiente T0 (em kelvin). O cilindro cont&e...

Ver questão