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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 3.Aplicações - Ex. 43

O ciclo envolvido na operação de um motor de combustão interna é chamado de ciclo de Otto. O fluido operante pode ser considerado o ar, com o comportamento de gás perfeito. O ciclo é constituído pelos seguintes processos sucessivos: (1) compressão adiabática reversível de A até B', (2) aquecimento, provocado pela combustão de pequena quantidade de combustível. reversível, a volume constante, com aumento de pressão de B até C; (3) expansão adiabática reversível de C até D; e (4) resfriamento reversível, a volume constante, com diminuição de pressão até o estado inicial A. Determine a variação de entropia (do sistema e das vizinhanças) em cada processo do ciclo e determine a expressão da eficiência do ciclo, na hipótese de todo o calor fornecido ser o do processo 2. Estime a eficiência se a razão de compressão for de 10:1. Admita que no estado A se tem V = 4,00   d m 3 , p = 1,00   a t m , e T = 300   K . Admita também que V A = 10 V B   p c p B = 5 , e que C p m = 7 2 R .

Passo 1

E aí meu chuchu? Bora matar essa questão?

Inicialmente vamos encontrar uma expressão para eficiência, encontrando:

ε = 1 - ( V B V A ) 1 / c

Aplicando os dados calculamos a eficiência:

ε = 1 - ( 1 10 ) 2 / 5

ε = 0,47

Passo 2

Em uma expansão adiabática reversível temos que:

∆ S 1 = ∆ S 3 = ∆ S s u r , 1 = ∆ S s u r , 3 = 0

Passo 3

Para os demais casos vamos ter que:

∆ S 2 = 5 2 8,314 l n l n   5  

∆ S 2 = + 33   J   K - 1

∆ S s u r , 2 = - ∆ S 2 = - 33   J   K - 1

∆ S s u r , 2 = - 33   J   K - 1

∆ S 4 = - ∆ S 2 = - 33   J   K - 1

∆ S 4 = - 33   J   K - 1

∆ S s u r , 4 = - ∆ S 4 = + 33   J   K - 1

∆ S s u r , 4 = + ∆ 33   J   K - 1

Resposta

ε = 1 - ( V B V A ) 1 / c

ε = 0,47

∆ S 1 = ∆ S 3 = ∆ S s u r , 1 = ∆ S s u r , 3 = 0

∆ S 2 = + 33   J   K - 1

∆ S s u r , 2 = - 33   J   K - 1

∆ S 4 = - 33   J   K - 1

∆ S s u r , 4 = + ∆ 33   J   K - 1

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