Segunda Lei da Termodinâmica
A operação de um motor a gasolina a combustão interna está representado pelo ciclo abaixo cuja a eficiência é Suponha que a mistura gasolina + ar seja um gás ideal com moles. Expresse suas respostas em termos de , , e
- Qual a pressão no ponto 3?
- Qual a energia adicionada ao gás na forma de calor?
- Qual o trabalho resultante realizado pelo gás em termos de eficiência do ciclo?
- Qual a variação de entropia do ciclo?
Passo 1
a):
Vamos usar aqui a equação:
Só que vamos usar os valores de e
Passo 2
b):
O ciclo é formado por dois processos adiabáticos, onde não há troca de calor, e dois processos isovolumétricos.
Como só dois dos processos podem trocar calor, um deles recebe calor e outro libera.
Quem recebe calor? Bom, vai ser aquele onde há o aumento de alguma variável. Como no há o aumento da pressão, a gente pode concluir que é ali que o gás recebe calor.
Então, podemos calcular o calor recebido por:
Não temos o valor de , só o de Maaaas:
E:
Então:
O valor de pode ser obtido usando-se a equação geral dos gases:
Então:
Show! Agora a gente só precisa achar
Passo 3
Pra achar vamos usar Piviti-Povóto:
Como ( transformação isovolumétrica) fica:
Então:
Passo 4
c):
Vamos usar a fórmula:
Então:
Passo 5
d):
Quanto vale a variação de entropia de um ciclo?
Como a entropia é uma variável que só depende dos valores de pressão, temperatura e volume e num ciclo o ponto final é igual ao inicial, vamos ter:
Resposta
a):
b):
c):
d):