Exercícios Resolvidos de Máquinas Térmicas e Refrigeradores

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Enunciado

Considere 4 pontos no diagrama p   x   V   com as seguintes pressões e volumes. Ponto A:

(2 P 0 , V 0 ); Ponto B: ( 2 P 0 ,2 V 0 ); Ponto C: ( P 0 ,2 V 0 ); Ponto D: ( P 0 , V 0 ). Considere que n   m o l s de um gás ideal sejam colocados para realizar os seguintes ciclos:

Ciclo Z 1 : o gás passa por uma expansão isobárica do ponto A até o ponto B e depois por um processo isocórico do ponto B para o ponto C. Em seguida, é comprimido isobaricamente do ponto C para o ponto D e finalmente retorna isocoricamente ao ponto A.

Ciclo Z 2 : o gás passa por uma expansão isobárica do ponto A até o ponto B, e depois por um processo isocórico do ponto B para o ponto C. Finalmente, o gás e comprimido isotermicamente do ponto C para o ponto A.

Com relação a estes dois ciclos Z 1 e Z 2 , podemos afirmar que:

  1. Ambos podem representar o funcionamento de uma maquina térmica.
  2. Ambos podem representar o funcionamento de um refrigerador.
  3. O ciclo Z 1 pode representar uma maquina termica e o ciclo Z 2 um refrigerador.
  4. O ciclo Z 1 pode representar um refrigerador e o ciclo Z 2 uma maquina térmica.
  5. No ciclo Z 2 seria possivel trocar o processo isotérmico C → A por um processo adiabático.

Passo 1

Como ambos os processos ocorrem no sentido horário do diagrama P × V , ambos podem representar uma máquina térmica.

O desenho vai ficar mais ou menos assim:

Para o ciclo Z 1 .

E mais ou menos assim:

Para o Ciclo Z 2 .

Como ambos estão no sentido horário, ambos podem representar uma máquina térmica, porque tem trabalho positivo. Mas não podem representar um refrigerador! Porque refrigeradores têm trabalho negativo.

Nisso, já sabemos que é a letra a), e as alternativas b), c) e d) estão erradas.

Mas por quê não pode ser a e)?

Porque as curvas adiabáticas são mais inclinadas que as isotérmicas. Da uma olhada na figura abaixo:

Ou seja, se uma isotérmica sai do ponto C, uma adiabática que saísse dele ia levar num ponto bem acima do ponto A. Por isso NÃO PODE ser uma adiabática.

Assim:

a)

Resposta

a)

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