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Considering the efficiency of a cycle given by the equation η = W/Q, where W is the work and Q is the heat, and the values of the work in the steps...

Considering the efficiency of a cycle given by the equation η = W/Q, where W is the work and Q is the heat, and the values of the work in the steps BC and DE are given by WBC = QBC = nRT1 ln(VC/VB) and WDE = QDE = nRT3 ln(VE/VD), respectively, calculate the efficiency of the cycle if the gas is diatomic (γ = 7/5).
Calculate the work in step FA.
Calculate the ratio VA/VF.
Calculate the efficiency of the cycle.

Essa pergunta também está no material:

Exerício de Física Básica II - Moysés - 173
1 pág.

Física II Universidade Nove de JulhoUniversidade Nove de Julho

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Para calcular a eficiência do ciclo, precisamos primeiro calcular o calor trocado em cada etapa. Sabemos que o calor trocado é igual ao trabalho realizado em cada etapa, pois o ciclo é reversível. Portanto, temos: QBC = WBC = nRT1 ln(VC/VB) QDE = WDE = nRT3 ln(VE/VD) Para calcular o trabalho total do ciclo, precisamos somar o trabalho em cada etapa: Wtotal = WBC + WCD + WDE + WEA O trabalho em cada etapa pode ser calculado usando a equação do trabalho para um gás ideal: W = nCvΔT Onde Cv é a capacidade calorífica molar a volume constante e ΔT é a variação de temperatura. Como o gás é diatômico, temos: Cv = (γ / (γ - 1)) R / M Onde γ é a razão de calor específico (7/5 para um gás diatômico), R é a constante dos gases ideais e M é a massa molar do gás. A variação de temperatura em cada etapa pode ser calculada usando a lei dos gases ideais: PV = nRT Onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura absoluta. Usando essas equações, podemos calcular o trabalho em cada etapa e, em seguida, a eficiência do ciclo: WBC = nCv(T2 - T1) WCD = 0 (processo isocórico) WDE = nCv(T4 - T3) WEA = -nCv(T4 - T1) Wtotal = nCv[(T2 - T1) + (T4 - T3) - (T4 - T1)] Wtotal = nCv(T2 - T1 + T1 - T3) Wtotal = nCv(T2 - T3) QH = QBC = nRT1 ln(VC/VB) QC = QDE = nRT3 ln(VE/VD) η = Wtotal/QH η = (nCv(T2 - T3))/(nRT1 ln(VC/VB)) Para calcular o trabalho em FA, precisamos usar a equação do trabalho novamente: WFA = nCv(T1 - T2) Para calcular a razão VA/VF, podemos usar a lei dos gases ideais novamente: VA/VF = (T1/P1)/(T4/P4) Finalmente, podemos calcular a eficiência do ciclo: η = (nCv(T2 - T3))/(nRT1 ln(VC/VB)) Espero ter ajudado!

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