Questão de Engenharia Mecânica · FGV PCAM 2021 (nº 73)

Em um ciclo termodinâmico de potência a gás (como o ciclo Brayton, usado em turbinas a gás), o trabalho líquido é a energia útil que o sistema produz, e a taxa de compressão ($r_v$) é a razão entre os volumes final e inicial do ar durante a compressão, ou, mais comumente, a razão entre as pressões. O gráfico mostra como o trabalho líquido varia com essa taxa de compressão para diferentes relações entre a temperatura máxima ($T_3$) e a mínima ($T_1$) do ciclo.

• (A) Incorreta: Para a curva $T_3/T_1 = 1.5$, o valor de $r_v = 4$ ainda está na parte ascendente da curva, ou seja, o trabalho líquido ainda não atingiu seu máximo.
• (B) Correta: Primeiro, convertemos as temperaturas para Kelvin: $T_3 = 240^\circ C + 273.15 = 513.15 K$ e $T_1 = 80^\circ C + 273.15 = 353.15 K$. A razão $T_3/T_1 = 513.15 / 353.15 \approx 1.453$. No gráfico, a curva mais próxima e relevante é a de $T_3/T_1 = 1.5$. Observando essa curva, o ponto de trabalho líquido máximo ocorre quando a taxa de compressão ($r_v$) está aproximadamente em 7.
• (C) Incorreta: Para a curva $T_3/T_1 = 1.5$, o valor de $r_v = 9$ já está na parte descendente da curva, indicando que o trabalho líquido já passou do seu máximo e está diminuindo.
• (D) Incorreta: O valor de $r_v = 14$ corresponde ao trabalho líquido máximo para uma razão $T_3/T_1 = 3.0$, que é diferente da calculada para o problema.
• (E) Incorreta: O valor de $r_v = 18$ está muito além do máximo para a curva $T_3/T_1 = 1.5$ e nem mesmo corresponde a um máximo para as outras curvas apresentadas.