sidere um motor diesel, utilizando um gás ideal diatômico, cujo ciclo de funcionamento pode ser descrito pelo diagrama PV mostrado abaixo:
Considerando que
atm e
, encontre:
c) ográfico equivalente lo ciclo no diagrama S-T.
Considerando que
c) ográfico equivalente lo ciclo no diagrama S-T.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que está sendo pedido. Temos um motor diesel que utiliza um gás diatômico ideal. As informações dadas são:
- Pressão no ponto b,
atm - Volume no ponto b,
L - Volume no ponto c,
L - Volume no ponto d,
L - Temperatura em
K
O conteúdo envolvido aqui inclui Termodinâmica, especificamente os ciclos termodinâmicos de motores diesel. Vamos precisar dos conceitos de diagramas
e
, além das relações entre pressão, volume e temperatura para gases ideais.
Passo 2
Para desenhar o gráfico equivalente do ciclo no diagrama
(Entropia vs. Temperatura), primeiro precisamos entender as transformações que ocorrem no ciclo diesel:
-
Compressão Isentrópica (1 a 2): Processo adiabático e reversível onde a entropia permanece constante. Como a entropia não muda, no gráfico
, isso será uma linha vertical. -
Aquecimento a Pressão Constante (2 a 3): Nesta etapa, o gás recebe calor mantendo a pressão constante. A entropia aumenta porque o processo é irreversível (recebendo calor), então no gráfico
, essa transformação será uma linha ascendente. -
Expansão Isentrópica (3 a 4): Similar à compressão isentrópica, este é um processo adiabático e reversível com entropia constante. No gráfico
, novamente será uma linha vertical. -
Resfriamento a Volume Constante (4 a 1): Aqui, o gás libera calor mantendo o volume constante. A entropia diminui, pois o processo é irreversível (perdendo calor). No gráfico
, essa transformação será uma linha descendente.
Passo 3
Agora, vamos associar as transformações ao diagrama
:
-
Compressão Isentrópica (1 a 2): Iniciamos no ponto 1. Como a entropia é constante, traçamos uma linha vertical no diagrama
de 1 a 2. A temperatura aumenta devido à compressão. -
Aquecimento a Pressão Constante (2 a 3): A partir do ponto 2, desenhamos uma linha ascendente, já que a temperatura aumenta com o aumento da entropia.
-
Expansão Isentrópica (3 a 4): Do ponto 3, novamente traçamos uma linha vertical para baixo até o ponto 4, mantendo a entropia constante enquanto a temperatura diminui.
-
Resfriamento a Volume Constante (4 a 1): Finalmente, desenhamos uma linha descendente de 4 a 1, pois a temperatura diminui e a entropia também diminui.
Resposta
O gráfico equivalente do ciclo no diagrama
consiste em duas linhas verticais representando os processos isentrópicos (1 a 2 e 3 a 4) e duas linhas inclinadas, uma ascendente (2 a 3) e outra descendente (4 a 1), que representam os processos de aquecimento a pressão constante e resfriamento a volume constante, respectivamente. Assim, formamos um ciclo fechado no diagrama
com essas quatro transformações.
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