PP2_2008jn25n.DOC

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2ª Prova de Termodinâmica – FMT0159
25/junho/2008 – noturno
O teorema da equipartição da energia enuncia que para cada grau de liberdade de uma molécula de um gás a energia interna vale ½nRT (onde n é o número de moles e R a constante universal dos gases. Como o teorema da equipartição justifica a energia interna de um gás monoatômico ser 3/2nRT e um diatômico ser 5/2nRT?
20 L de AR inicialmente a 0º C e a 1,0 atm entram em uma certa turbina jato-propulsora seguindo aproximadamente o seguinte ciclo termodinâmico (considere ( = 1,4 para o AR): (i) compressão adiabática até atingir o volume de 15 L; (ii) expansão isobárica até atingir o volume de 25 L; (iii) expansão adiabática até retornar à pressão inicial; (iv) compressão isobárica até retornar à condição inicial.
Represente o ciclo desta turbina no diagrama PV, e indicando as temperaturas em cada um de seus vértices.
Calcule o calor trocado em cada etapa do processo.
Determine o rendimento (() desta turbina.
Qual seria a eficiência de uma máquina térmica reversível, operando entre as temperaturas máxima e mínima deste processo?
Explique porque os processos enunciados abaixo são irreversíveis e explique o que seria necessário para executar um processo reversível equivalente:
 Um mergulhador que mergulha de um trampolim para uma piscina.
 Expansão livre de um gás de V1 até V2.
 Transferência de calor de um reservatório à temperatura Tq para outro à temperatura Tf (Tq>Tf ).
Uma máquina remove 250 J de calor de um reservatório a 300K e descarrega 200J num reservatório a 200K.
Qual o rendimento desta máquina?
Qual o trabalho que poderia ser realizado se a máquina fosse reversível?
Calcule a variação da entropia do universo nas condições dadas no item a.
Formulário:
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CP - CV = nR
CV (monoatômico) = 3/2 nR
Cv (diatômico) = 5/2 nR
dQ = dU + dW
PV = nRT
dU = CV dT
dW = pdV
1 atm = 101,3 kPa
R = 8,314 J/(mol.K)
cH2O = 4,18 kJ/(kg.K)
1 cal = 4,184 J
NA = 6,02 x 1023 moléculas/mol
1 mol de gás ideal a TPN = 22,4 L
TPN – temperatura e pressão normais (0º C e 1 atm)
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