Certa máquina térmica, operando em ciclo termodinâmico entre dois reservatórios térmicos com temperaturas de e , fornece a potência necessária para o acionamento de motores em uma fábrica, conforme apresentado na figura . Devido a aspectos ambientais, ela deverá ser retirada de atividade, mas o corpo técnico realizou um estudo inicial e concluiu que ela poderia ser reaproveitada com a introdução de um reservatório térmico intermediário de , conforme a figura . Dentro dessa proposição, o grupo propõe que se trabalhe com dois ciclos termodinâmicos em série, sendo que o ciclo superior deverá produzir uma potência de , enquanto que o ciclo inferior disponibilizará uma potência menor não especificada. O setor financeiro argumentou que a conversão proposta só seria economicamente viável se a potência associada ao ciclo inferior for no mínimo do ciclo original e se o consumo diário do novo combustível, que alimentará o motor térmico do ciclo superior, estiver limitado a litros.
Baseado em uma análise termodinâmica do problema e nos dados acima, verifique se as condições do setor financeiro são atendidas. Em sua análise, expresse todas as potências em .
respectivamente; - tempo de operação diário das máquinas com a modificação proposta: $8$ horas; - massa específica e poder calorífico do novo combustível: $0{,}12\ kg/L$ e $50\ MJ/kg$; - taxa de energia empregada para o acionamento da máquina térmica inferior: $60\%$ da taxa rejeitada pela máquina térmica superior; - Considere $1\text{ HP}= 3/4\ kW$. Observação: - a taxa de calor recebida pela máquina térmica superior é proveniente da queima do novo combustível a ser empregado e o poder calorífico é definido como a quantidade de energia liberada no processo de combustão por unidade de massa.