Uma máquina térmica usa
são os dois últimos dígitos do seu número de matrícula, por exemplo, se seu número de matrícula for 2009123456 , então
se
então use
de um gás ideal monoatômico (
) e executa um ciclo mostrado no diagrama PV da figura. O estado 1 é definido por p1=1,23 Atm e T1=300 K , o estado 2 por
e o estado 3 por p3=1,23 Atm e T3=455 K. Sabendo que o processo
ocorre a volume constante, que o processo
é adiabático e que o processo
ocorre à pressão constante, calcule a eficiência
Qh da máquina. Considere
. Resposta com 3 casas decimais?
Resposta:
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo termodinâmico de um gás ideal monoatômico (com
) em três estados:
– Estado :
,
.
– Estado : o gás aquece a volume constante até
.
– Estado : depois expande adiabaticamente até
, atingindo
.
Finalmente ele retorna de para
à pressão constante.
O que se pede é a eficiência
– Estado
– Estado
– Estado
Finalmente ele retorna de
O que se pede é a eficiência
onde
é o calor absorvido e
o trabalho total de um ciclo.
Passo 2
Determinar pressões e volumes relativos nos pontos
e
em função de
:
– Como é
constante,
– Como
– O salto adiabático
satisfaz
com
.
Passo 3
Calcular os calores trocados em cada trecho:
– (isochoric):
–
–
(adiabático):
–
(isobárico):
Passo 4
Identificar calor recebido e trabalho líquido:
– O único trecho em que é
, então
– O único trecho em que
– O trabalho total do ciclo é
Mas é mais simples usar
Passo 5
Substituindo
e
:
Resposta
A eficiência do ciclo é aproximadamente