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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