Question

Uma equipe de técnicos que operam diversas máquinas térmicas e motores em sua empresa necessitam de um treinamento, e um dos tópicos desse treinamento é o justamente o conceito de ciclo motor. Você foi convidado a ministrar tal treinamento, e acabou elaborando um exemplo básico de máquina, a qual você denominou de “Máquina de Flintstone”. O objetivo básico dessa máquina é elevar um pedra (peso) contra a gravidade, voltando a sua posição inicial, caracterizando um ciclo dividido em 4 fases, conforme a seguir.

Fase 1-2. Aquecimento do fluido (fornecimento de energia através de calor) a volume constante até que a pressão seja capaz de elevar o pistão mais a pedra. O trabalho é nulo nessa fase.
Fase 2-3. Aquecimento do fluido a pressão constante até que sua expansão desloque o pistão/pedra pela distância requerida, realizando o trabalho necessário.
Fase 3-4. Retirada da pedra e resfriamento do fluido (perda de energia através de calor) a volume constante para reduzir a pressão ao nível sem o peso da pedra. O trabalho é nulo nessa fase.
Fase 4-1. Deslocamento do pistão para retornar à posição inicial, com realização de trabalho sobre o fluido, através de resfriamento à pressão constante (pelo peso do pistão). Sem o resfriamento, a pressão e a temperatura seriam maiores do que no estado inicial, e o ciclo não estaria caracterizado.

As fases descritas acima são representadas na figura abaixo, mostrando o modelo dessa máquina.

{059B977E-CA2E-46A5-B076-0981CA9DF932}.png.jpg

De que forma você representou esse ciclo em um diagrama PV (Pressão versus Volume), sabendo-se que ele é formado por quatro processos (um para cada fase), cada um delimitado por dois pontos (inicial e final), que indicam o sentido do ciclo (desenhar)? Como você indicou nesse ciclo o trabalho por ele realizado (graficamente), onde os calores foram fornecidos e retirados, e qual foi a respectiva expressão apresentada para o cálculo do trabalho?

Answer 1

Explicação:

Na Primeira Lei da Termodinâmica, usamos conceitos como energia interna, calor e trabalho, .