Na figura abaixo, tem-se o ciclo termodinâmico de uma máquina térmica cuja substância de trabalho é um mol de gás ideal diatômico (moléculas giram...

Question

Na figura abaixo, tem-se o ciclo termodinâmico de uma máquina térmica cuja substância de trabalho é um mol de gás ideal diatômico (moléculas giram mas não oscilam). Sabendo que WAB = 4000 J e TB = TC = 100 K, podemos dizer que a temperatura TA e a eficiência ε do ciclo são, respectivamente: [Dica: Considere R = 8 J/(mol ·K) e a aproximação log(0, 3) ≈ −1, 2. Note que PV^γ = cte para um processo adiabático.]

(a) 300 K e 0,25;
(b) 200 K e 0,3;
(c) 300 K e 0,3;
(d) 200 K e 0,25;
(e) 150 K e 0,4
(f) 300 K e 0,25;
(g) 300 K e 0,4;

Ed · Answer

Vamos analisar as informações fornecidas:

Sabemos que WAB = 4000 J, TB = TC = 100 K, R = 8 J/(mol·K) e a aproximação log(0,3) ≈ -1,2.

Para encontrar a temperatura TA, podemos usar a relação de trabalho em um processo adiabático para um gás ideal: W = (γ / (γ - 1)) * n * R * (TA - TB), onde γ é a razão de calores específicos (para um gás diatômico, γ = 1,4).

Substituindo os valores conhecidos, temos: 4000 = (1,4 / 0,4) * 1 * 8 * (TA - 100). Resolvendo, obtemos TA = 300 K.

A eficiência ε de um ciclo de Carnot é dada por ε = 1 - (TC / TA), onde TC é a temperatura mais baixa e TA é a temperatura mais alta.

Substituindo os valores conhecidos, obtemos: ε = 1 - (100 / 300) = 1 - 1/3 = 2/3 ≈ 0,3.

Portanto, a resposta correta é:

(b) 200 K e 0,3.

Na figura abaixo, tem-se o ciclo termodinâmico de uma máquina térmica cuja substância de trabalho é um mol de gás ideal diatômico (moléculas giram...

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