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Exercícios Resolvidos de Primeira Lei da Termodinâmica em Ciclos

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Enunciado

A figura mostra, no plano p   v s   V , uma máquina térmica baseada no ciclo de Stirling (duas isotermas e duas isocóricas). Nela estão assinalados Q 1   e   Q 2 , os valores absolutos do calor trocado em cada trecho a volume constante, e W 1 e W 2 , os valores absolutos do trabalho realizado pelo gás em cada trecho isotérmico. Assinale a expressão que representa a eficiência desta máquina térmica:

A) ( W 1 - W 2 ) / Q 1

B) ( W 1 - W 2 ) / ( Q 1 - Q 2 )

C) ( W 1 - W 2 ) / ( W 1 + Q 1 )

D) ( W 1 - W 2 ) / ( W 2 + Q 2 )

E) ( W 1 - W 2 ) / ( W 1 -   Q 1 )

Passo 1

Temos que o trabalho é dado por:

∫ P d V

Assim, o trabalho na expansão isotérmica é positivo, sendo negativo na compressão isotérmica. Nas isocóricas o trabalho é nulo. Portanto o trabalho realizado no ciclo será: W t o t a l = W 1 - W 2 .

Passo 2

Como nas isotermas U = 0 , temos que Q = W p e l o   g á s ( 1 a Lei). Portanto, o calor será positivo na expansão isotérmica e negativo na compressão. Quanto às isocóricas, como o trabalho é nulo, U =   Q ( 1 a Lei). Portanto, o calor será positivo no aquecimento isocórico e negativo no resfriamento. Assim, Q e n t r a = W 1 + Q 1 . Dessa forma, o rendimento será: η = ( W 1 - W 2 ) / ( W 1 + Q 1 )  

Resposta: letra (c).

Resposta

Alternativa (c).

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