Atividade de Termodinâmica

ATIVIDADE 2 UNIDADE 3 FIS B 20241 Valor 50 NOME Beatriz Valongo Gaspar OBSERVAÇÕES A LISTA DEVE SER ENTREGUE EM DOCUMENTO DO WORD OU CONVERTIDA EM PDF OU GOOGLE DOC AS RESPOSTAS PODEM SER DIGITADAS NO PRÓPRIO DOCUMENTO AS RESPOSTAS TAMBÉM PODEM SER INCLUÍDAS NO DOCUMENTO NA FORMA DE IMAGEM NESTE CASO ATENTE PARA A RESOLUÇÃO E ESCREVA A CANETA TODAS AS RESPOSTAS DEVEM CONTER A JUSTIFICATIVA RESPOSTAS SEM JUSTIFICATIVA SERÃO DESCONSIDERADAS O ciclo de Carnot é um conceito fundamental na termodinâmica e serve como um modelo teórico para máquinas térmicas ideais É composto por quatro processos termodinâmicos reversíveis que ocorrem em um sistema fechado normalmente representado por um gás ideal em um cilindro com um pistão O ciclo é utilizado para entender a eficiência máxima teórica que uma máquina térmica pode alcançar ao converter calor em trabalho A figura abaixo ilustra um ciclo de Carnot 1 Aqui está um resumo das etapas do ciclo de Carnot ab Expansão isotérmica O gás é colocado em contato com uma fonte de calor a alta temperatura e expande isotermicamente a temperatura permanece constante Durante essa fase o gás absorve uma quantidade de calor Qq da fonte de calor e realiza um trabalho W ab ao empurrar o pistão bc Expansão adiabática O sistema é isolado termicamente e o gás continua a expandir Durante a expansão adiabática a temperatura do gás diminui mas não há troca de calor com o ambiente O gás continua realizando trabalho W bc c d Compressão isotérmica O gás é colocado em contato com um reservatório de calor a baixa temperatura e é comprimido isotermicamente Durante essa fase o gás libera uma quantidade de calor Qf para o reservatório frio e um trabalho W cd é realizado sobre o gás d a Compressão adiabática O sistema é novamente isolado termicamente e o gás é comprimido adiabaticamente Durante essa compressão adiabática a temperatura do gás aumenta Não há troca de calor com o ambiente e um trabalho W da é realizado sobre o gás O ciclo de Carnot é importante porque estabelece um limite teórico para a eficiência de todas as máquinas térmicas Nenhuma máquina real pode ser mais eficiente do que uma máquina de Carnot operando entre os mesmos dois reservatórios de temperatura 2 Nesta atividade você deve fazer a análise completa de um ciclo de Carnot e determinar sua eficiência Todos os resultados numéricos devem ser aproximados para no máximo duas casas decimais Questão 1 Considere 1 mol de gás ideal realizando um ciclo de Carnot entre duas temperaturas T q e T f Estas são as temperaturas dos reservatórios quente e frio respectivamente A TABELA 1 abaixo fornece alguns valores de pressão volume e temperatura para os estados a b c e d pelos quais o gás passa ao percorrer o ciclo Considerando as etapas envolvidas no processo descritas acima complete a tabela com os valores restantes de pressão volume e temperatura inclua seus cálculos como anexo Considere γ140 Tabela 1 Valores P V e T para os estados no ciclo de Carnot Estado s Variáveis Termodinâmicas Pressão P Pa Volume V m 3 Temperatura T K a 58000 01 698 b 02 c 08 401 d 04 Questão 2 Com relação ao processo ab determine a O trabalho W ab realizado pelo gás considere R8314J mol K b O calor Qq recebido pelo gás no processo use a primeira lei da termodinâmica Questão 3 Para o processo bc determine o trabalho W bc realizado pelo gás Dado γ140 Questão 4 Com relação ao processo c d determine a O trabalho W cd realizado sobre o gás considere R8314J mol K b O calor Qf liberado pelo gás no processo use a primeira lei da termodinâmica Questão 5 Para o processo d a determine o trabalho W da realizado sobre o gás Dado γ140 Questão 6 Qual o trabalho total soma dos trabalhos realizados em cada processo realizado no ciclo abcda 3 Questão 7 Calcule o rendimento do ciclo de dois modos a Usando a definição geral de rendimento b Usando a expressão para o rendimento de um ciclo de Carnot Insira suas respostas a partir da próxima página RESPOSTAS 4 4 A 58000 0 4 698 b 29000 0 2 698 C 1464 03 U 8 201 a 8328 06 0 0 2 a Wal n th Vera Wob 1 8 31 698 In 2 Wel 2020 52J b Festurma AU 0 Qab Wab Qab 1020 525 3 Nee Be VeBc Ve Wee 29000 0 2146 1 03 0 8 u 4 1 1 4 Wer 617 a 94J 4 a Wed uRtInVve P 9 31 101 In 2 Wed 2309 785 1 Festurma AU 0 Q Wed Qu 2509 785 5 Wdo Pr VaBa Va 8328 06 0 1 59000 0 4 u 4 2 4 4 Wee 6 a 71 91J 6 Woor Wal WeetWed Nata Wror 1710 745 7 a n 1700 7 b y 0 E 2020 52 n 0 4255 n 0 4255