Enunciado
Termodinâmica - Termodinamica,Teoria Cinética e Termodinâmica Estatística, Sears e Salinger- Ed: 3º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 29
Esboce um ciclo de Carnot para um gás ideal
- No plano para um gás ideal.
- No plano para um líquido em equilíbrio com seu vapor.
- No plano para uma célula eletrolítica reversível, cuja, fem é função é função de somente, e supondo que adiabáticas reversíveis tenham inclinação positiva e constante.
Passo 1
Olá, aqui quem fala é a Jacyara do Responde Aí. Como você está? Está tudo em cima?
Bem, hoje vamos resolver mais uma questãozinha de termodinâmica. Essa disciplina é uma área muito importante tanto para as ciências exatas quanto para engenharia, então é legal entender direitinho e para isso vamos fazer tudo juntinho, ok?
Para resolver essa questão precisamos saber o que é um ciclo de Carnot, o ciclo de Carnot é uma sequência de transformações termodinâmicas que gera um ciclo fechado.
As etapas do ciclo de Carnot são as seguintes:
- Etapa de aquecimento isotérmica.
- Etapa de Expansão Adiabática
- Etapa de resfriamento Isotérmico
- Retorna para o estado original com uma compressão adiabaticamente.
E com essas informações vamos desenhar cada gráfico que se pede, e aí vamos lá?
Passo 2
O primeiro gráfico se localiza entre duas isotermas, portanto temos que:
Para a obtenção final do gráfico, temos uma compressão e uma expansão entre as isotermas. A primeira vai reduzir o volume e a segunda vai aumentar, portanto:
Agora vamos realizar a montagem do diagrama P-V, temos a curva onde separa a região bifásica,
Temos que o ciclo de Carnot, se localiza entre duas isotermas, gerando as seguintes curvas:
Para finalizar, vamos colocar as compressões e expansões adiabáticas, finalizando da seguinte forma:
E para finalizar temos o ultimo gráfico.
Como temos que , como comentado no enunciado da questão, temos que ao longo da isoterma, é constante e nas etapas de compressão e expansão temos a variação de , mas com a concavidade positiva.
Portanto, temos:
Resposta
Todas as resoluções foram devidamente mostradas nos passos anteriores.