Estudo Ativo Vol 4 - Ciências da Natureza-364-366

Prévia do material em texto

364
VO
LU
M
E 
4 
 
 C
IÊ
N
CI
AS
 D
A 
N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
de operação, e Q2 é o calor rejeitado pelo motor, 
por meio da liberação dos gases de exaustão pelo 
escapamento e também via sistema de arrefeci-
mento.Considerando um motor que recebe 2.500 J 
de calor e que realiza 875 J de trabalho em cada 
ciclo de operação, responda aos itens a seguir.
a) Sabendo que o calor latente de vaporização da gaso-
lina vale 5 . 104 J/g, determine a massa de gasolina 
utilizada em cada ciclo de operação do motor.
b) Sabendo que, em um ciclo termodinâmico fechado, 
a soma das quantidades de calor envolvidas no 
processo é igual ao trabalho realizado no ciclo, 
determine a quantidade de calor rejeitada durante 
cada ciclo de operação do motor. 
19. (Ufjf-pism 2)
Na resolução, use quando necessário: 1 atm = 
105 Pa, R = 8,3 J/(mol⋅K), ρágua = 1.000 kg/m3, g = 
10 m/s2.
A figura abaixo representa um diagrama PV que 
mostra três transformações que ocorrem sobre um 
gás ideal, seguindo a sequência “abcd”, onde as 
letras representam pontos iniciais e finais das trans-
formações e a seta, o sentido das transformações. 
Os segmentos de reta “ab” e "cd" representam 
transformações isocóricas (isovolumétrica). O seg-
mento de reta “bc” representa uma transformação 
isobárica. Sabemos que para os pontos “a” e “b” vale 
a relação Pb = 2 Pa, para os pontos “a” e “c” vale a 
relação Vc = 3Va, e que para os pontos “b” e “d” 
vale a relação Pd = Pb/4. Considere que o gás seja 
composto por n = 0,2 mol de moléculas.
Dados: Constante universal dos gases ideais: R ≈ 
8,3 J/(mol⋅K).
a) Calcule as temperaturas nos pontos “a” e “d”.
b) Encontre o trabalho total realizado pelo gás ao 
longo da sequência de transformações “abcd”. 
20. (Fuvest)
O motor Stirling, uma máquina térmica de alto ren-
dimento, é considerado um motor ecológico, pois 
pode funcionar com diversas fontes energéticas. A 
figura I mostra esquematicamente um motor Stirling 
com dois cilindros. O ciclo termodinâmico de Stir-
ling, mostrado na figura II, representa o processo 
em que o combustível é queimado externamente 
para aquecer um dos dois cilindros do motor, sendo 
que uma quantidade fixa de gás inerte se move 
entre eles, expandindo-se e contraindo-se.
Nessa figura está representado um ciclo de Stirling 
no diagrama PxV para um mol de gás ideal mono-
atômico. No estado A, a pressão é PA = 4 atm, a 
temperatura é T1 = 27° C e o volume é VA. A partir 
do estado A, o gás é comprimido isotermicamente 
até um terço do volume inicial, atingindo o estado 
B. Na isoterma T1, a quantidade de calor trocada é Q1 
= 2.640 J, e, na isoterma T2, é Q2 = 7.910 J.
Determine
a) o volume VA, em litros;
b) a pressão PD, em atm, no estado D;
c) a temperatura T2.
Considerando apenas as transformações em que o 
gás recebe calor, determine
d) a quantidade total de calor recebido em um ciclo, 
QR, em J.
Note e adote:
Calor específico a volume constante: CV = (3R)/2
Constante universal dos gases: R = 8 J/(mol.K) = 
0,08 (atm.l)/(mol.K))
0 °C = 273 K
1 atm = 105 Pa
1 m3 = 1.000 l 
 
365
VO
LU
M
E 
4 
 
 C
IÊ
N
CI
AS
 D
A 
N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
Gabarito (e.i.)
1. B 2. D 3. B 4. C 5. C
6. C 7. A 8. D 9. B 10. D
11. D 12. B 13. D 14. E 15. D
16.
a) Temperatura mínima: 100 K 
Temperatura máxima: 600 K 
b) Trabalho: 1660 J 
17.
a) 40 J
b) Maior temperatura: 11,25 K
 Menor temperatura: 1,25 K
18.
a) 0,05 g
b) - 1 625 J
19.
a) Ta = 271 K 
 Td = 407 K
b) 1 800 J
20.
a) 6 L
b) 12 atm
c) 900 K
d) 15 110 J 
366
VO
LU
M
E 
4 
 
 C
IÊ
N
CI
AS
 D
A 
N
AT
U
RE
ZA
 e
 s
ua
s 
te
cn
ol
og
ia
s
ANOTAÇÕES