Flashcard FC279490
Como se calcula a eficiência de um ciclo térmico e por que a área sob uma isobárica não corresponde ao calor absorvido?
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2018
Como se calcula a eficiência de um ciclo térmico e por que a área sob uma isobárica não corresponde ao calor absorvido?
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Resposta
μ = W / Qin e a área sob a isobárica é trabalho (pΔV), não o calor absorvido.Explicação completa:
O trabalho total por ciclo é a área fechada no diagrama p–V: W = área do ciclo.
O calor absorvido durante uma transformação isobárica é
\(Q_{in}=n c_p \Delta T=\Delta U+p\Delta V\), onde \(p\Delta V\) é apenas o trabalho na isobárica e \(\Delta U=n c_v\Delta T\) é a variação de energia interna.
Portanto a eficiência é \(\mu=\dfrac{W}{Q_{in}}\) e não \(\dfrac{\text{área do ciclo}}{\text{área sob a isobárica}}\).
Exemplo:
Considere 1 mol de gás ideal submetido a aquecimento isobárico de \(V_i=0{,}01\ \text{m}^3\) para \(V_f=0{,}02\ \text{m}^3\) a \(p=1{,}0\times10^5\ \text{Pa}\).
Trabalho na isobárica: \(p\Delta V=10^5(0{,}01)=1{,}0\times10^3\ \text{J}\).
Usando \(R=8{,}314\ \text{J/mol·K}\), \(\Delta T=\dfrac{p\Delta V}{nR}=\dfrac{1000}{8{,}314}\approx120{,}3\ \text{K}\).
Se \(c_p\approx29\ \text{J/mol·K}\) (gás diatômico), então
\(Q_{in}=n c_p\Delta T=1\cdot29\cdot120{,}3\approx3{,}489\ \text{J}\).
Aqui \(p\Delta V=1000\ \text{J}\neq Q_{in}=3489\ \text{J}\), mostrando que a área sob a isobárica não é o calor absorvido.
Veja como foi cobrado:
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