Qual o rendimento máximo teórico de uma máquina à vapor, cujo fluido entra a

560ºC e abandona o ciclo a 200ºC?

Solução:

Um gás ideal passou do estado A para o estado B, como mostra o gráfico abaixo. Sabendo que 1atm = 105 Pa. Determine:

a) o trabalho realizado pelo gás nessa transformação. b) a variação da energia interna do gás sabendo que durante o processo o gás

recebe 4000J

solução:

a) Lembrando que para um diagrama p x V, o trabalho de gás é dado pela área abaixo da reta.

Podemos verificar que a figura geométrica é um trapézio. Assim:

2

).( hbBW

LatmW .24

2

8).0,20,4(

Como 1atm = 105 Pa e 1L = 10 – 3m³, temos:

JW 210.24

Lembrando que as unidades Pa e m³ são do SI a unidade de

trabalho será em Joule.

b) Com o trabalho cálculo JJ 240010.24 2 e o calor recebido é de JQ 4000 ,

podemos então determinar a variação da energia interna aplicando a 1ªLei da Termodinâmica.

WQU 24004000U JU 1600

Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA representado a seguir.

Determine o trabalho realizado pelo sistema no ciclo, em Joules.

solução:

Como o gráfico apresenta um ciclo, calculamos o trabalho pela área da figura que tem a forma

de um triângulo.

2

.hBW JW 5

5

10.52

10.5.2

A eficiência de um motor térmico é definida como a razão entre o trabalho por ele realizado e o calor por ele recebido durante um ciclo completo de seu funcionamento. Considere um motor que recebe 440 J de calor por ciclo, que tem uma eficiência de 30% e que completa um ciclo de funcionamento a cada 0,02 segundos. Determine a potência fornecida por esse motor.

solução:

A eficiência de um motor é dada pelo rendimento

1Q

We

4403,0

W JW 132 , calculado o rendimento podemos então calcular a

potencia fornecida:

Lembrando que a potencia é definida como a razão entre a energia (trabalho) pelo intervalo de

tempo decorrido durante o fornecimento, assim:

t

WP

02,0

132P WP 6600 , lembrando também que

sJW

O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T1 e Q2‚ não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução desta questão. Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina

operasse segundo um ciclo de Carnot, determine a temperatura T1

da fonte quente,em Kelvins.

solução:

Utilizando a equação que determina o trabalho realizado por uma

máquina térmica.

21 QQW 24000800 Q JQ 32002

Com o valor do calor rejeitado pela fonte fria podemos calcular a temperatura da fonte quente

T1.

2

1

2

1

T

T

Q

Q

3003200

4000 1T

3200

12000002 T KT 3752