Fluido refrigerante é admitido em um compressor operando em regime permanente com vazão mássica de 2,5 kg/s. O compressor perde calor para a vizinhança a uma taxa de transferência 35 kW. As variações das energias potencial e cinética entre a entrada e a saída do compressor podem ser desprezadas. Considerando que a entalpia é igual a 570 kJ/kg na entrada e 685 kJ/kg na saída, qual a potência do compressor (em kW)?
- A)81,0
Errada: esse valor n\u00e3o bate com a varia\u00e7\u00e3o de entalpia do escoamento nem com a perda de calor informada.
- B)97,5
Errada: resulta de uma conta incompleta, geralmente quando se ignora o termo de calor perdido pelo compressor.
- C)252,5
Errada: corresponde apenas ao aumento de entalpia do fluido, sem considerar a transfer\u00eancia de calor para a vizinhan\u00e7a.
- D)322,5
Certa: a aplica\u00e7\u00e3o da 1\u00aa Lei para regime permanente leva a 322,5 kW de pot\u00eancia requerida.
- E)352,0
Errada: normalmente aparece quando se soma os termos com sinal trocado ou se interpreta a perda de calor como ganho.
Gabarito: D
Em regime permanente, o compressor entra na conta com a 1ª Lei da Termodinâmica para volume de controle: q - w = \u0394h, quando as varia\u00e7\u00f5es de energia cin\u00e9tica e potencial s\u00e3o desprezadas. Aqui, a vaz\u00e3o m\u00e1ssica \u00e9 2,5 kg/s e a entalpia sobe de 570 para 685 kJ/kg, ent\u00e3o \u0394h = 115 kJ/kg. Multiplicando pela vaz\u00e3o, voc\u00ea obt\u00e9m 2,5 \u00d7 115 = 287,5 kW. Isso \u00e9 o aumento de energia do fluido por unidade de tempo. Agora vem o detalhe que costuma derrubar muita gente: o compressor perde calor para a vizinhan\u00e7a, ent\u00e3o q = -35 kW, e n\u00e3o +35 kW. Substituindo na equa\u00e7\u00e3o: -35 - w = 287,5. Logo, w = -322,5 kW. O sinal negativo indica que o equipamento consome trabalho, isto \u00e9, precisa receber pot\u00eancia mec\u00e2nica. Em termos pr\u00e1ticos, a pot\u00eancia do compressor \u00e9 322,5 kW. Portanto, o gabarito D est\u00e1 correto. Em quest\u00f5es de compressores, a banca adora misturar sinal de calor com sentido da pot\u00eancia para ver se voc\u00ea mant\u00e9m a calma e n\u00e3o troca entrada por sa\u00edda no meio do caminho.