Exercícios Resolvidos de Máquinas Térmicas e Refrigeradores

Questão 10, UFF, P2-2015.2

O funcionamento do motor a gasolina de seu carro pode ser tratado pelo modelo do Ciclo de Otto representado na figura abaixo. Neste motor, r   = V m á x V m í n é o fator de compressão:

No caso dos reservatórios térmicos desse motor, podemos afirmar que:

  1. T Q   ≥   T 3   e   T F ≤   T 1
  2. T Q   ≥   T 2   e   T F   ≤   T 4
  3. T Q   ≥   T 1   e   T F   ≤   T 3
  4. T Q   ≤   T 3   e   T F ≥   T 1
  5. T Q   ≤   T 2   e   T F   ≥   T 4

Passo 1

Essa questão a gente mata fácil..

Bom, é o seguinte: A temperatura da fonte quente, ou seja, do reservatório de onde se retira calor, precisa ser igual ou maior que a maior temperatura do ciclo. No ciclo opera um gás de trabalho, no caso do motor em questão, geralmente vapor de gasolina.

O contato térmico desse gás de trabalho com o reservatório quente faz com que ele seja aquecido, chegando a uma temperatura próxima a do tanque, talvez até igual, embora nunca maior.

A lógica com o reservatório frio é a mesma: O gás libera calor pra fonte fria, mas não o suficiente ao ponto de sua temperatura passar a ser menor que a temperatura da fonte fria(Reservatório onde se “despeja” calor).

Como vamos descobrir quais são a maior e a menor temperatura do ciclo?

Simples, vamos usar:

P V = n R T → T = P V n R

O maior valor do produto P V vai gerar a maior temperatura, enquanto o menor valor vai gerar a menor temperatura. Olhando o nosso gráfico, percebemos que isso ocorre para:

T 3 = P 3 V 3 n R m a i o r   t e m p e r a t u r a

E:

T 1 = P 1 V 1 n R   m e n o r   t e m p e r a t u r a

Assim:

T Q ≥ T 3   e   T F ≤ T 1

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Resposta

a)

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