Enunciado

Esboce um ciclo de Carnot para um gás ideal

  1. No plano V - T para um gás ideal.
  2. No plano P - V   para um líquido em equilíbrio com seu vapor.
  3. No plano ε - Z para uma célula eletrolítica reversível, cuja, fem é função é função de T somente, e supondo que adiabáticas reversíveis tenham inclinação positiva e constante.

Passo 1

Olá, aqui quem fala é a Jacyara do Responde Aí. Como você está? Está tudo em cima?

Bem, hoje vamos resolver mais uma questãozinha de termodinâmica. Essa disciplina é uma área muito importante tanto para as ciências exatas quanto para engenharia, então é legal entender direitinho e para isso vamos fazer tudo juntinho, ok?

Para resolver essa questão precisamos saber o que é um ciclo de Carnot, o ciclo de Carnot é uma sequência de transformações termodinâmicas que gera um ciclo fechado.

As etapas do ciclo de Carnot são as seguintes:

  1. Etapa de aquecimento isotérmica.
  2. Etapa de Expansão Adiabática
  3. Etapa de resfriamento Isotérmico
  4. Retorna para o estado original com uma compressão adiabaticamente.

E com essas informações vamos desenhar cada gráfico que se pede, e aí vamos lá?

Passo 2

O primeiro gráfico se localiza entre duas isotermas, portanto temos que:

Para a obtenção final do gráfico, temos uma compressão e uma expansão entre as isotermas. A primeira vai reduzir o volume e a segunda vai aumentar, portanto:

Agora vamos realizar a montagem do diagrama P-V, temos a curva onde separa a região bifásica,

Temos que o ciclo de Carnot, se localiza entre duas isotermas, gerando as seguintes curvas:

Para finalizar, vamos colocar as compressões e expansões adiabáticas, finalizando da seguinte forma:

E para finalizar temos o ultimo gráfico.

Como temos que ε ∝ Z ∝ T , como comentado no enunciado da questão, temos que ao longo da isoterma, Z é constante e nas etapas de compressão e expansão temos a variação de ε , mas com a concavidade positiva.

Portanto, temos:

Resposta

Todas as resoluções foram devidamente mostradas nos passos anteriores.

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