Considere uma máquina térmica que opera com um ciclo termodinâmico composto de quatro etapas: (i) expansão isotérmica

ITA 2023 - QUESTÃO 06
Considere uma máquina térmica que opera com um ciclo termodinâmico composto de quatro etapas: (i) expansão isotérmica, à temperatura Tq, saindo do volume inicial V0 até o volume final Vf; (ii) resfriamento isocórico de Tq até Tf; (iii) compressão isotérmica, à temperatura Tf, de Vf até V0; e (iv) aquecimento isocórico de Tf até Tq. A máquina é inicialmente preparada para operar com o ar atmosférico como fluido de trabalho. Sobre esse sistema, são feitas as seguintes afirmações:

I. Aumentando-se a razão de expansão, r = V/Vi, é possível aumentar o rendimento da máquina mantendo os demais parâmetros fixos. 

II. Se o fluido de trabalho fosse substituído por um gás nobre, então o rendimento dessa máquina seria aumentado.

III. Considerando os parâmetros r = 10, Tf = 300 K e Tq = 900 K, o valor do rendimento da máquina é superior a 50%.

Sobre as afirmações I, II e III pode-se afirmar que

a) todas estão corretas. 
b) apenas I está incorreta. 
c) apenas II está incorreta. 
d) apenas III está incorreta.
e) apenas I e III estão incorretas.

QUESTÃO ANTERIOR:

GABARITO:
d) apenas III está incorreta.

RESOLUÇÃO:
Resolução

Trabalhos das transformações isotérmicas 1 e 3

Trabalhos das transformações isotérmicas 1 e 3:

Trabalhos das transformações isotérmicas 1 e 3

Balanço energético da transformação 1 (ΔU = 𝟎):
Q1 = τ1 + ΔU

Balanço energético da transformação 4 (τ4 = 𝟎):
Q4 = τ4 + ΔU

f é o fator de liberdade do gás
Rendimento η:
Rendimento η:

Afirmativa I: correta

Aumentando-se  o termo  e o denominador  diminuem e o rendimento da máquina aumenta.

Afirmativa II: correta
Um gás nobre tem um grau de liberdade (f) menor do que o do ar o que diminui o denominado   e aumenta o rendimento da máquina.

Afirmativa III: incorreta

Considerando-se  dos gases ideais, o máxima rendimento da máquina descrita entre 900K e 300K, vale:




O rendimento máximo de 46% é inferior a 50%.

η = 46 %

PRÓXIMA QUESTÃO:

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Questões com Gabarito: Considere uma máquina térmica que opera com um ciclo termodinâmico composto de quatro etapas: (i) expansão isotérmica
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Questões com Gabarito
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