(UE-CE) Uma máquina térmica funciona de modo que n mols
de um gás ideal evoluam segundo o ciclo ABCDA, representado
na figura. Sabendo-se que a quantidade de calor Q, absorvida
da fonte quente, em um ciclo, é 18 nRTo, onde To é a
temperatura em A, o rendimento dessa máquina é,
aproximadamente:
OBS: A:PoVo/B:3PoVo/C:3Po3Vo/D:Po3Vo (ciclo no sentido horário em formato de quadrado)
Soluções para a tarefa
O trabalho sofrido pelo gás, pois é um ciclo no sentido horário é numericamente igual a área do gráfico;
τ = 4p₀v₀
Da equação de clapeyron temos:
p₀v₀ = nRT₀
Portanto:
τ = 4nRT₀
O rendimento vale:
η = 4nRT₀ / 18nRT
η = 22%
O rendimento dessa máquina térmica é igual a aproximadamente 22%.
Máquinas Térmicas
A Segunda Lei da Termodinâmica determina o funcionamento das máquinas térmicas. Isso significa que nem todo o calor recebido na fonte quente é transformado em trabalho.
O rendimento de uma máquina térmica constitui-se na porcentagem da quantidade de calor recebida que será efetivamente convertida em trabalho.
n = T/Q
Onde,
- n = rendimento da máquina
- T = trabalho
- Q = quantidade de calor que a máquina recebe
O calor recebido nessa máquina térmica é de -
Q = 18. n.R.To
O trabalho realizado nessa máquina térmica é representado pela área fechada do gráfico.
T = 2Po. 2Vo
T = 4. (Po. Vo)
Pela Equação de Clapeyron⇒ PV = RnT
T = 4. RnTo
Calculando o Rendimento-
n = T/Q
n = 4. RnTo/18. RnTo
n = 0,22
n = 22%
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