Uma massa de ar realiza um ciclo de Carnot. No início da expansão isotérmica a temperatura é
e a pressão 10 bar. No ínicio da compressão isotérmica a temperatura é
e a pressão 0,1 bar. Usando o modelo de gás ideal, determine:
A eficiência térmica do ciclo.
A eficiência térmica do ciclo.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que foi pedido e o que precisamos. O problema diz que um gás ideal faz um ciclo de Carnot entre duas temperaturas: uma alta de
e outra baixa de
. Precisamos achar a eficiência térmica desse ciclo. Para isso, vamos usar a teoria do ciclo de Carnot (conteúdo de termodinâmica) e lembrar que devemos trabalhar sempre com temperaturas em Kelvin.
Passo 2
Primeiro, convertemos as temperaturas de Celsius para Kelvin. Lembra que para isso a gente soma 273 (ou 273,15, mas aqui usamos 273):
Passo 3
Agora a teoria básica do ciclo de Carnot diz que a eficiência térmica é
onde
é a temperatura quente (em K) e
é a temperatura fria (em K). Esse resultado vem do fato de que num ciclo reversível a máxima eficiência só depende dessas temperaturas absolutas.
Passo 4
Só resta substituir os valores:
Em porcentagem, isso dá aproximadamente
.
Resposta
A eficiência térmica do ciclo de Carnot é de cerca de 34,9%.