Um gás ideal diatômico têm a pressão inicial , volume inicial , e temperatura . O gás sofre uma expansão isotérmica até seu volume ficar igual a . Depois o gás sofre uma compressão isobárica até o volume voltar ao valor inicial. E através de um aquecimento a volume constante retorna ao estado inicial, completando o ciclo.
Calcule o rendimento de um motor térmico funcionando segundo este ciclo. ;
Transf. Adiabatica: ;
Passo 1
Beleza, vamos entender o que tá rolando aqui. A gente tem um ciclo termodinâmico com três etapas usando um gás ideal diatômico:
Expansão isotérmica de até a .
Compressão isobárica até voltar ao volume inicial .
Aquecimento isocórico até retornar ao estado inicial.
Conteúdo da matéria: termodinâmica de gases ideais, cálculo de trabalho , calor e rendimento . Vamos precisar da lei dos gases ideais, das expressões e do conceito de rendimento .
Passo 2
Processo 1 → 2: expansão isotérmica ( constante = 800 K )
Primeiro achamos a quantidade de mols com a equação
Convertendo:
Então
Como é isotérmico, e .
O trabalho é
Também vale que a pressão final é
Passo 3
Processo 2 → 3: compressão isobárica a
Aqui o gás vai de para .
Temperatura final usa :
Para diatômico . O calor trocado é
Como ficou negativo, o sistema perde esse calor.
Passo 4
Processo 3 → 1: aquecimento isocórico ( constante )
O gás volta de a em volume fixo.
Para diatômico .