Question

1. Uma máquina térmica de eficiência 20% possui temperatura de entrada de 350K, qual a
temperatura de saída desta máquina térmica?


2. Qual o trabalho realizado por um gás que sob pressão constante de 3atm se expande 0,2m³?


3. Qual o trabalho sofrido por um gás que sob pressão constante de 2atm contrai 4L?



4. Uma máquina térmica retira de uma fonte quente 2000J com temperatura de 800K e passa para

uma fonte fria 1500J. Determine:

a. O rendimento desta máquina:

b. A temperatura da fonte fria:

c. O trabalho realizado:



5. O rendimento de uma máquina térmica é de 40%. Sabendo que o trabalho realizado foi de 400J,

determine a energia de entrada e a energia rejeitada:



6. Certa massa de um gás ideal composta de 2 mols ocupa 4L sob pressão de 6atm e temperatura

de 400K. Sabendo que a pressão caiu para 3atm e o gás sofre transformação isotérmica,

determine:

a. O volume atingido:

b. Determine a energia interna inicial:

c. A variação da energia interna deste gás:

d. O trabalho realizado:

e. O calor envolvido:​

Answer 1

1) T₂ = 280 K

2) τ = 6.10⁴ J

3) τ = -4.10² J

4) a) η = 0,4 ou 40%

   b) T₂ = 480 K

   c) τ = 800 J

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Uma máquina térmica é um dispositivo que usa o calor, Q, para o seu funcionamento.

Esse calor é a fonte inicial de combustível e se transforma em trabalho, τ, (energia útil) e energia interna do sistema, ΔU.

No estudo do calor é importante respeitar as Leis da Termodinâmica

1ª lei

Q = τ + ΔU

2ª lei

A transmissão do calor é espontânea sempre da fonte mais quente para a fonte mais fria: motor

Se o calor for da fonte mais fria para a fonte mais quente ele deve ser forçado: refrigerador

Respostas

1) η = 20%

T₁ = 350 K

$\eta=1-\frac{T_2}{T_1} \\\\0,2=1-\frac{T_2}{350} \\\\\frac{T_2}{350}=1-0,2\\\\\frac{T_2}{350}=0,8\\\\T_2=0,8*350\\\\T_2=280\:K$

2) τ = ?

P = 3 atm × 1.10⁵ = 3.10⁵ Pa

ΔV = 0,2 m³

τ = P.ΔV

τ = 3.10⁵ * 0,2

τ = 0,6.10⁵

τ = 6.10⁴ J

3)  τ = ?

P = 2 atm × 1.10⁵ = 2.10⁵ Pa

ΔV = -2 L ÷ 1000 = -2.10⁻³ m³

τ = P.ΔV

τ = 2.10⁵ * (-2.10⁻³)

τ = -4.10² J

4) Q₁ = 2000 J

T₁ = 800 K

Q₂ = 1500 J

a) Rendimento

$\eta=\frac{\tau}{Q_1} \\\\\eta=\frac{800}{2000} \\\\\eta=0,4\:\:ou\:\:40\%$

b) T₂ = ?

$\eta=1-\frac{T_2}{T_1} \\\\0,4=1-\frac{T_2}{800} \\\\\frac{T_2}{800}=1-0,4\\\\\frac{T_2}{800}=0,6\\\\T_2=0,6*800\\\\T_2=480\:K$

c) τ = ?

$\eta=\frac{\tau}{Q_1} \\\\\ 0,4=\frac{\tau}{2000} \\\\\tau=0,4*2000\\\\\tau=800\:J$

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