Fuvest 2018 · Segunda fase · Questão 4 · Discursiva

Física · Máquinas térmicas, Ciclos termodinâmicos

O motor Stirling, uma máquina térmica de alto rendimento, é considerado um motor ecológico, pois pode funcionar com diversas fontes energéticas. A figura I mostra esquematicamente um motor Stirling com dois cilindros. O ciclo termodinâmico de Stirling, mostrado na figura II, representa o processo em que o combustível é queimado externamente para aquecer um dos dois cilindros do motor, sendo que uma quantidade fixa de gás inerte se move entre eles, expandindo-se e contraindo-se. Nessa figura está representado um ciclo de Stirling no diagrama P X V para um mol de gás ideal monoatômico. No estado A, a pressão é PA = 4 atm, a temperatura é T1 = 27ºC e o volume é VA. A partir do estado A, o gás é comprimido isotermicamente até um terço do volume inicial, atingindo o estado B. Na isoterma T1, a quantidade de calor trocada é Q1 = 2.640 J, e, na isoterma T2, é Q2 = 7.910 J

Determine

  1. o volume VA, em litro
  2. a pressão PD, em atm, no estado D;

  3. a temperatura T2

    Considerando apenas as transformações em que o gás recebe calor, determine

  4. a quantidade total de calor recebido em um ciclo, QR , em J.

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