Questão 22726

ESCOLA NAVAL 2015

Física

(Esc. Naval 2015)

As turbinas a vapor da propulsão nuclear de um submarino possuem um rendimento de 15% e são capazes de produzir uma potência mecânica constante de 40 MW nos eixos rotativos. Se essa potência é entregue em 3,0 minutos, observa-se que a variação de entropia do sistema vapor-turbinas é $left (frac{1}{12} ight )frac{GJ}{K}$ . A temperatura, em °C, do vapor superaquecido produzido pelo reator nuclear vale, aproximadamente

327

303

247

207

177

Gabarito:

303

Resolução:

Pelo enunciado, temos que a Potência útil é:

$P_u=40MW: Rightarrow : 40.10^6W$

Sabemos que o rendimento é dado pela razão entre a potência útil e a potência total e que, para as turbinas em questão, é de 15%:

$eta =frac{P_u}{P_t}: Rightarrow : 0,15=frac{40.10^6}{P_t}Rightarrow P_t=frac{40.10^6}{0,15}$

A energia fornecida pela turbina (o calor!) é dada por:

$epsilon =P_t.Delta t$

$epsilon =frac{40.10^6}{0,15}.3.60: Rightarrow : 48.10^9J$

A variação de entropia (cujo valor é dado no enunciado) é dada pela razão entre o calor e a temperatura (em Kelvin!) no sistema:

$Delta S=frac{Q}{T}$

$frac{1}{12}.10^9=frac{48.10^9}{T_k}$

${T_k}=48.12=576K$

${T_c}=T_k-273: Rightarrow : T_c=576-273Rightarrow T_c=303^oC$

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