Um mol de um gás monoatômico ideal com pressão de 4 atm e volume de 30 L é  isotermicamente expandido até uma pressão de 1 atm e volume de 120 L. A...

Para calcular a eficiência do ciclo dessa máquina térmica, precisamos calcular o trabalho total realizado pelo gás e a quantidade de calor que ele recebeu. Como o processo é isotérmico, a temperatura do gás permanece constante. Portanto, podemos usar a equação PV = nRT para calcular a constante R: PV = nRT 4 atm * 30 L = 1 mol * R * T T = 400 K Agora podemos calcular o trabalho realizado pelo gás durante a expansão isotérmica: W1 = nRT * ln(V2/V1) W1 = 1 mol * 8,314 J/K/mol * 400 K * ln(120/30) W1 = 9968,6 J Durante a compressão isobárica, o trabalho realizado pelo gás é dado por: W2 = -PΔV W2 = -1 atm * (120 L - 30 L) W2 = -90 L*atm = -9,12 x 10^3 J Como o processo é isobárico, a quantidade de calor recebida pelo gás durante a compressão é dada por: Q2 = ΔH = nCpΔT Q2 = 1 mol * 5/2 R * (400 - 266,67) K Q2 = 2079,5 J Finalmente, durante a expansão isocórica, não há trabalho realizado pelo gás, e a quantidade de calor recebida é dada por: Q1 = ΔU = nCvΔT Q1 = 1 mol * 3/2 R * (400 - 400) K Q1 = 0 J A eficiência do ciclo é dada por: η = (W1 + W2) / Q2 η = (9968,6 J - 9,12 x 10^3 J) / 2079,5 J η = -0,004 Como a eficiência é negativa, isso significa que o ciclo não é uma máquina térmica, mas sim uma máquina que retira energia do ambiente. Portanto, não é possível calcular a eficiência de uma máquina que não é uma máquina térmica.