Duda - Máquinas Térmicas

Com base nas Leis da Termodinâmica, analise as proposições:

I. Motores à combustão interna e refrigeradores são considerados máquinas térmicas que, operando em ciclos, transformam toda energia na forma de calor em trabalho.

II. É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos, transforme toda energia na forma de calor em trabalho.

III. O ciclo termodinâmico de um motor à combustão interna pode ser representado em um diagrama de pressão por volume (P × V). O aumento do rendimento do motor está associado ao aumento do trabalho líquido realizado por ciclo, o que, nesse diagrama, corresponde ao aumento da área interna delimitada pelo ciclo.

IV. Em um ciclo termodinâmico de um motor à combustão interna, representado em um diagrama de pressão por volume (P × V), a área interna delimitada pelo ciclo representa a variação de energia interna em cada ciclo.

V. As Leis da Termodinâmica relacionam grandezas de estado importantes, como temperatura, energia interna e entropia.

Assinale a alternativa correta.

Uma viga fina, cilíndrica, incompressível, maciça de cobre (massa molar ), de massa , comprimento e coeficiente de expansão térmica linear , está posicionada verticalmente sobre o piso de um recipiente que contém um banho de água (calor específico e densidade ) com volume , inicialmente à temperatura ambiente de . Sobre a extremidade superior da viga, é colocada uma massa , que exerce uma força compressiva ao longo de seu eixo. Uma fonte de calor é então acionada, fornecendo energia ao banho até que sua temperatura atinja . Nesse momento, a fonte de calor é desligada, e a massa é imediatamente substituída por uma massa menor, . Com a fonte desligada e a massa reduzida, o sistema esfria e retorna à temperatura ambiente de . Assim que essa temperatura é atingida, a massa é recolocada sobre a viga, e a fonte de calor é religada, reiniciando-se o ciclo. Admita que não há troca de calor de ou com o sistema.

Considerando válida a lei de Dulong-Petit: (calor específico molar) para sólidos cristalinos, em que é a constante universal dos gases, determine

a) o trabalho total realizado em um ciclo;

b) a eficiência da máquina térmica descrita.

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Em um hospital, uma máquina térmica é usada para operar um equipamento de ressonância magnética que necessita de refrigeração constante. A máquina térmica retira 1200 J de energia térmica do ambiente de resfriamento e realiza um trabalho útil de 300 J para manter o equipamento na temperatura ideal.

Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas

(  ) A eficiência da máquina térmica utilizada é de 75%.
(  ) A eficiência da máquina térmica utilizada é de 25%.

(  ) Caso a máquina térmica fosse substituída por outra que retira 1500 J de energia do ambiente de resfriamento, a eficiência aumentaria em 5%.

(  ) Caso a máquina térmica fosse substituída por outra que retira 1500 J de energia do ambiente de resfriamento, a eficiência diminuiria em 5%.