Ciclo de Carnot

O ciclo de carnot nos revela o máximo de rendimento que uma máquina térmica pode ter

A fórmula do rendimento de carnot é:

η carnot = 1-TFF / TFQ

onde

TFQ é a temperatura da fonte Quente

TFF é a temperatura da fonte Fria

QFQ é o Trabalho na fonte Quente

QFF é o trabalho na fonte Fria

W é o resultado do trabalho da Máq. Térmica

Conversões de unidades muito comuns no ciclo de Carnot são:

1 kgf = 9,8 N

1 HP = 746 W

1 kcal = 427 kgf.m

Um exercício de exemplo:

Se eu tenho o trabalho da fonte quente de 5x10^5 kcal/h e tenho o trabalho na saída da minha máquina de 260 HP , Qual é o QFF?

primeiro passo é ajustar as unidades:

Vou deixar tudo em W através de analise dimensional:

5x10^5 kcal/h x 427 kgf / 1kcal  = 213,5x10^6 kgf/h

213,5x10^6 kgf /h x 9,8N.m / 1kgf = 2,0923x10^9 N.m/h

2,0923x10^9 N.m/h x 1h / 3600s = 581194,44 N.m/s

N.m é o mesmo que Joule (J)

portanto fica 

581194,44 J/s

e J/s é o mesmo que W, portanto fica:

581194,44 W

Agora para converter de 260 HP para W:

260 HP x 746W / 1 HP = 193960 W

portanto já é possível fazer o calculo:

QFQ - QFF = Wmaq.

portanto

QFQ- Wmaq = QFF

581194,44 W - 193960 W = QFF

QFF = 387234,44 W

E para saber o Rendimento dá máquina?

é só aplicar a fórmula:

η máq. = Wliq./ Qent

então:

η máq. =  193960 W/ 581194,44 W

η máq. =  0,3337...

e isto multiplicado por 100 para virar porcentagem:

η máq. = 33,37%