9ª Série de Problemas

Sugestões para os problemas

1. a) Como T é constante P(V)=nRT x 1/V . Pode-se assim integrar esta função em V entre V_i e V_f.
   b) U = Q - W e U = Q-W = 0, pois T é constante...
   c) S_G = Q/T, pois T é constante...
   d) S_Viz.= S_FQ = -Q/T
   S_U= S_G+ S_Viz.
   e) Se o gás se expande contra uma pressão exterior nula, então não realiza trabalho (mas a sua temperatura mantém-se constante)...
2. Determine o rendimento máximo que uma máquina térmica poderia ter se trabalhasse com uma fonte quente a 22^oC e outra a 0^oC (coverta as temperaturas para Kelvin). Para este rendimento, calcule o calor que podemos deixar na fonte fria (o iceberg) antes de o fundir na totalidade, e daí o trabalho realizado...
   A pressão máxima é atingida quando o volume é mínimo e a temperatura é máxima (e igual à da fonte quente). No volume máximo determinamos a Temperatura, e daqui n (nº de moles), que usamos no volume mínimo, para com T saber P. Para a entropia, basta lembrar que estamos em presença de uma máquina de rendimento máximo...
   S_{transição de fase} = Calor Latente / T = Calor Latente de fusão x Massa gelo / T_fusão
3. a) Calcule o trabalho útil realizado (basta nas duas transformações isotérmicas), e o calor cedido pela fonte quente, em uma das transformações isotérmicas, Q=W (T constante) e em uma das transformações a volume constante, Q=U (volume constante)
   b) Ao fim de um ciclo, é apenas a variaçáo de entropia das fontes: S_U= S_FQ+ S_FF= -Q_FQ/T_FQ + Q_FF/T_FF
   c) Para realizar o mesmo trabalho, já calculado, basta agora a fonte quente dar calor na transformação isotérmica, também já calculado...
   d) _C = 1 - T_FF / T_FQ
4. Usando a expressão para o rendimento = 1 - Q_FF / Q_FQ, mostre qual a razáo entre os módulos do calor perdido pelo gás e do calor recebido pelo gás, e faça uso das propreedades de um gás ideal nas transformações adiabáticas: TV^-1= C^te
5. Procedimento idêntico ao problema anterior, apenas um pouco mais difícil (mas note que P₁ = P₂)...

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