A FIGURA P19.54 mostra o ciclo de uma máquina térmica que usa um gás com -y = 1,25. A temperatura inicial é T1 = 300 K, e a máquina opera a 20 ciclos por segundo. a. Qual é a potência de saída da máquina? b. Qual é o rendimento térmico da máquina?
Passo 1
E aiii gente, tudo bom com vocês?
Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!
Vamo lá!
Para o ciclo fechado, o processo é isotérmico, o processo é isobárico e o processo é isocórico.
Letra a:
Primeiro precisamos encontrar as condições nos pontos 1, 2 e 3. Podemos então usar essa informação para encontrar e para cada um dos três processos que compõem este ciclo. Usando a equação do gás ideal, o número de moles do gás é:
Temos que , o que significa que este não é um gás monoatômico ou diatômico. Os calores específicas são:
Passo 2
No ponto 2, o processo é isotérmico, então podemos encontrar a pressão da seguinte forma:
No ponto 3, o processo é isobárico, então podemos encontrar a temperatura da seguinte forma:
O processo é isotérmico:
O processo é isobárico:
O processo é isocórico:
Nós encontramos então:
Eles são iguais, como deveriam ser. Saber que o trabalho realizado é , um motor operando a 20 ciclos/s tem saída de energia:
Passo 3
Letra b:
Apenas é positivo, então . Assim, a eficiência térmica é: