lista de ciclos de máquinas térmicas - aulas e listas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
Princípios e Fenômenos Térmicos e Ondulatórios
Professor: André Bessa
Gabarito da Lista de Rendimento de Ciclos Data:
(1) Um gás ideal monoatômico (γ = 5/3) é submetido ao ciclo ABCA da figura desta questão, onde AB é
um segmento de reta. Calcule o rendimento do ciclo ABCA.
� = 1
9
(2) A figura mostra o ciclo seguido por 1, 0 mol de um gás monoatômico ideal (CV = 3nR/2) com um
volume inicial V1 = 25, 0 L.
Estado P(kPa) V(L) T(K)
1 100 25 300,698
2 200 25 601,395
3 100 50 601,395
(a) Complete a tabela desta questão com as propriedades dos estados 1, 2 e 3.
(b) Calcule o calor transferido em cada etapa do ciclo. Q12 = 3750 J;Q23 = 3465, 74 J;Q31 = −6250
J.
(c) Calcule o rendimento do ciclo. ≈ 13%
(d) O rendimento de um ciclo de Carnot operando entre os extremos de temperatura deste ciclo. 50%.
(3) Um gás diatômico (CV = 5nR/2) ideal segue o ciclo mostrado na figura desta questão. A temperatura
do estado 1 é 200 K.
Estado P(atm) V(L) T(K)
1 1 100 200
2 3 100 600
3 3 300 1800
4 1 300 600
(a) Complete a tabela desta questão com as propriedades dos estados 1, 2, 3 e 4.
(b) Calcule o calor transferido em cada etapa do ciclo. Q12 = 50, 65 kJ; Q23 = 212, 73 kJ; Q34 =
−151, 95 kJ; Q41 = −70, 91 kJ.
(c) Calcule o rendimento do ciclo. ≈ 15%
(d) O rendimento de um ciclo de Carnot operando entre os extremos de temperatura deste ciclo.
≈ 89%
(4) No ciclo mostrado na figura desta questão, 1 mol de um gás ideal diatômico está inicialmente a uma
pressão de 1 atm e a uma temperatura de 0◦ C. O gás é aquecido a volume constante até T2 = 150◦ C e é,
então, expandido adiabaticamente até que a pressão seja, novamente, 1 atm. Ele é, depois, comprimido
à pressão constante de volta ao seu estado original.
Estado P(atm) V(L) T(K)
1 1 22,4 273,15
2 1,549 22,4 423,15
3 1 30,62 373,38
(a) Complete a tabela desta questão com as propriedades dos estados 1, 2 e 3.
(b) Calcule o calor transferido em cada etapa do ciclo. Q12 = 3, 12 kJ; Q23 = 0 kJ; Q31 = −2, 91 kJ.
(c) Calcule o rendimento do ciclo. ≈ 6, 7%
(d) O rendimento de um ciclo de Carnot operando entre os extremos de temperatura deste ciclo.
≈ 35, 5%
(5) O ciclo Diesel mostrado na figura desta questão representa, aproximadamente, o comportamento de um
motor diesel. Determine o rendimento deste ciclo quando a substância de trabalho é um gás ideal em
termos dos volumes Va, Vb e Vc e da constante γ do gás.
2
� = 1− V
γ
c − V γb
γV γ−1a (Vc − Vb)
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