Em um ciclo de Carnot a área para cada transformação corresponde ao seguinte trabalho (a) expansão isotérmica: 31165 J , (b) expansão adiabática: 21517 J , (c) compressão isotérmica: 24282 J , (d) compressão adiabática: 21517 J . Calcule (1) o calor fornecido, por ciclo, para o gás pela fonte quente, e (2) a eficiência do ciclo.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Carnot, cujas quatro transformações têm trabalhos (módulos) dados por
expansão isotérmica: J,
expansão adiabática: J,
compressão isotérmica: J,
compressão adiabática: J.
Queremos (1) o calor fornecido pelo foco quente por ciclo e (2) a eficiência do ciclo.
expansão isotérmica:
expansão adiabática:
compressão isotérmica:
compressão adiabática:
Queremos (1) o calor fornecido pelo foco quente por ciclo e (2) a eficiência do ciclo.
Passo 2
Em uma transformação isotérmica de um gás ideal a temperatura constante, a variação de energia interna é nula, logo o calor trocado é igual ao trabalho realizado pelo gás. Nas transformações adiabáticas não há troca de calor:
Passo 3
O calor recebido do foco quente ocorre apenas na expansão isotérmica a alta temperatura. Portanto
Passo 4
O calor rejeitado ao foco frio ocorre apenas na compressão isotérmica a baixa temperatura:
Passo 5
A eficiência de um ciclo de Carnot é
Substituindo os valores:
Resposta
(1)
J
(2) (ou
)
(2)