Uma amostra de 1 mol de um gás ideal monoatômico passa pelo ciclo mostrado na figura. No ponto A, a pressão, o volume e a temperatura são , respectivamente. Em termos de , encontre:

(a) a energia total entrando no sistema em forma de calor por ciclo

(b) a energia total saindo do sistema em forma de calor por ciclo

(c) a eficiência de um motor operando nesse ciclo

(d) Compare com a eficiência de um motor operando em um ciclo de Carnot entre os mesmos extremos de temperatura.

(e) Na prática, o ciclo de Carnot tem a desvantagem de passar por pressões muito altas. Qual é a pressão máxima de um ciclo de uma máquina de Carnot operando entre os mesmos extremos de temperatura e passando pelo ponto Consideramos que o ponto corresponde ao último ponto da isoterma na temperatura mínima do ciclo de Carnot (nesse ponto , acaba o processo isotérmico e começa a transformação adiabática). Comparar com a pressão máxima do ciclo da figura.

b) Faremos o processo da letra a

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c) A eficiência pode ser calculada como

d) A eficiência de Carnot é calculada da seguinte maneira

Sabe-se que , onde

e) Como estamos tratando de um gás mesmo gás ideal, podemos afirmar que

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Portanto

Desenvolvendo a equação para , temos que

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A pressão máxima do ciclo de Carnot é consideravelmente maior que a pressão máxima do ciclo da figura.