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7 - O engenheiro francês Sadi Carnot, em 1824, propôs um processo através de um ciclo 
reversível, que posteriormente seria chamado de ciclo de Carnot. Apesar de ciclos reversíveis 
não poderem ser realizados na prática, porque todo processo apresenta irreversibilidades que 
não podem ser eliminadas, eles servem para representar os limites superiores para o 
desempenho de ciclos reais. Com isso, suponha que dois quilogramas de água executam um 
ciclo de potência de Carnot. Durante a expansão isotérmica a água é aquecida até a condição de 
vapor saturado a partir de um estado inicial onde a pressão é de 4000 kPa e o título é de 15%. O 
vapor então se expande adiabaticamente até uma pressão de 150 kPa, enquanto realiza 491,5 
kJ/kg de trabalho. 
a) Estime o calor e o trabalho para cada processo, em kJ/kg. 
b) Estime a eficiência térmica. 
 
�� = 4000 ���; 
 = 15%; �� = 150 ���; � = 491,5 ��/��; � = 2�� 
 
�) ���� � ������ 1 → �� = 4000 ��� � = 15% 
!� ��"�#� �����. 
� (���) &(°() )*(�
�/ℎ) ),(�
�/��) -*(��/��) -,(��/��) ℎ*(��/��) ℎ,(��/��) 
4000 250,4 0,001252 0,04978 1082,28 2602,27 1087,29 2801,38 
 
ℎ� = (1 − )ℎ3 + ℎ5 
ℎ� = (1 − 0,15)1087,29 + 0,15 ∗ 2801,38 
ℎ� = 1344,40 ��/�� 
 
7� = (1 − )73 + 75 
7� = (1 − 0,15)1082,28 + 0,15 ∗ 2602,27 
7� = 1310,28 ��/�� 
 
)� = (1 − ))3 + )5 
)� = (1 − 0,15)0,001252 + 0,15 ∗ 0,04978 
)� = 0,008531 ��/�� 
 
���� � ������ 2 → � = 4000 ��� � 8�9�� ���7���� �������: 
ℎ� = ℎ; = 2801,38 ��/�� 
7� = 7; = 2602,27 ��/�� 
)� = ); = 0,04978 #<³/�� 
 
���� � ������ 3 � 4 → � = 150 ��� 
!� ��"�#� �����. 
� (���) &(°() )*(�
�/ℎ) ),(�
�/��) -*(��/��) -,(��/��) ℎ*(��/��) ℎ,(��/��) 
150 111,37 0,001053 1,15933 466,92 2519,64 476,08 2693,54 
 
��>� = �9()� − )�) 
��>� = 2 ∗ 4 ∗ (0,04978 − 0,008531) 
��>� = 329,9 �� ≅ 330�� 
 
@�>� = �(ℎ� − ℎ�) 
@�>� = 2 ∗ (2801,38 − 1344,40) 
@�>� = 2913,9 �� ≅ 2914 �� 
 
���A���� ��B�<��BA� �<�ã� → @�>D = 0 
 
��>D = �� 
��>D = 2 ∗ 491,5 
��>D = 983 �� 
 
��<�� 3: 
 
@�>D = ��>D + �(7� − 7D) 
0 = 983 + 2(7D − 2602,27) 
7D = 2110,77 ��/�� 
 
7D = (1 − D)73 + D7; 
2110,77 = (1 − D)466,92 + D2519,64 
 D = 0,801 
 
ℎD = (1 − D)ℎ3 + Dℎ; 
ℎD = (1 − 0,801)467,08 + 0,801 ∗ 2693,54 
ℎD = 2250,47 ��/�� 
 
)D = (1 − D))3 + D); 
)D = (1 − 0,801)0,001053 + 0,801 ∗ 1,15933 
)D = 0,9288 ��/�� 
 
���A���� ��8���B8�# →
@�>�
&E
=
@D>F
&G
=
2914
523,55
=
−@�>F
384,52
= 2140,2 ��/�� 
 
��<�� 4: 
@�>D = ��>D + �(7� − 7D) 
2140,2 = 2(ℎF − 2250,47) 
ℎF = 1180,37 �� 
 
ℎF = (1 − F)ℎ3 + Fℎ; 
1180,37 = (1 − F)467,8 + F2693,54 
 F = 0,320 
 
7F = (1 − F)73 + F7; 
7F = (1 − 0,320)466,92 + 0,320 ∗ 2519,64 
7F = 1123,79 ��/�� 
 
)F = (1 − F))3 + F); 
)F = (1 − 0,320)0,001053 + 0,320 ∗ 1,15933 
)F = 0,3717 �³/�� 
 
�D>F = �9()D − )F) 
�D>F = 2 ∗ 150(0,3717 − 0,9288) 
�D>F = −167,13 �� 
 
���A���� ��B�<��BA� �<�ã� → @F>� = 0 
 
@F>� = �F>� + �(7� − 7F) 
0 = �F>� + 2(1310,28 − 1123,79) 
�F>� = −372,98 �� 
 
�H*HIJ = 330 + 983 − 167,13 − 372,98 
�H*HIJ = 772,89 
 
")K =
�H*HIJ
@�>�
=
772,89
2814
= 0,265 �7 26,5%