UFABC − BC1330 Princı́pios de Termodinâmica 2015.2
Lista 4: Processos e Máquinas Térmicas
1. Um mol de um gás ideal monoatômico está contido em um cilindro de volume 1 × 10−3 m3
e T = 400 K. O gás é levado a um estado final de volume 2 × 10−3 m3 e T = 400 K. Um
reservatório térmico de temperatura 300 K está disponı́vel como uma fonte de trabalho reversı́vel. Determine o trabalho máximo que pode ser entregue ao reservatório térmico. (Resposta: WF T R = 300R ln 2 )
2. Considere os seguintes processos para o sistema do Exercı́cio 1: O gás ideal é primeiro expandido adiabaticamente (e isentropicamante) até T = 300 K e realiza trabalho sobre a fonte de
trabalho reversı́vel durante a expansão. O gás é novamente expandido enquanto está em contato diatérmico com o reservatório térmico. Finalmente, o gás é comprimido adiabaticamente
até o volume e a temperatura alcançar o valor de 2 × 10−3 m3 e 400 K, respectivamente.
(a) Esboce o diagrama T − V dos três processos, indicando a equação de cada curva e as
coordenadas numéricas dos vértices.
(b) Até que volume deve ser expandido o gás na segunda etapa para que a terceira etapa
(compressão adiabática) leve até o estado desejado?
(c) Calcule o trabalho e o calor transferido em cada processo e mostre que os valores totais
coincidem com os obtidos no Exercı́cio 1.
3. N moles de um gás ideal monoatômico são utilizados como sistema auxiliar no ciclo de Carnot.
O gás ideal está inicialmente em contato com o reservatório quente, e no primeiro estágio do
ciclo é expandido desde o volume VA ao volume VB . Determine o trabalho e o calor transferido
em cada um dos quatro passos do ciclo, em termos de Th , Tc , VA , VB e N . Determine a eficiência
do ciclo.
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