Questão FC277614
Os geradores termoelétricos radioisotópicos (RTGs –radioisotope thermoelectric generators) utilizam o calor produzido por decaimentos radioativos para gerar energia elétrica. A tec
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2019
Os geradores termoelétricos radioisotópicos (RTGs –radioisotope thermoelectric generators) utilizam o calor produzido por decaimentos radioativos para gerar energia elétrica. A tecnologia desses geradores foi desenvolvida para ser utilizada em missões espaciais, devido à necessidade de substituir a energia solar por um gerador que possuísse um longo tempo de vida, alta confiabilidade e invulnerabilidade a intensos campos de radiação.
Para descrever os RTGs, pode-se utilizar o ciclo de Stirling, representado na figura seguinte em um diagrama pressão (P) versus volume (V). No trecho de 1 a 2 do diagrama, ocorre uma compressão isotérmica, e de 3 a 4, uma expansão isotérmica; nos trechos de 2 a 3 e de 4 a 1 ocorre transformação isocórica. Na figura, Ai se refere à área interna do ciclo, e Ab, à área sob o trecho de 1 a 2.Figura
Assinale a opção que apresenta o gráfico de entropia (S) versus temperatura (T) que melhor representa o ciclo de Stirling em questão.
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Gabarito
D
Comentário do professor
Na alternativa D o ciclo aparece com duas linhas verticais (processos isotérmicos) e duas curvas ligando essas temperaturas (processos isocóricos), exatamente como exige o Stirling apresentado.
Para um isotérmico vale \( \Delta S=\dfrac{Q}{T}\): se o sistema cede calor (compressão isotérmica 1→2) \(Q<0\) então \( \Delta S<0\) — representado por uma queda vertical no gráfico a temperatura constante. Na expansão isotérmica 3→4, \(Q>0\) e \( \Delta S>0\) — subida vertical à temperatura superior.
Nos isocóricos temos \( \Delta S=\int \dfrac{C_V\,dT}{T}=C_V\ln\!\frac{T_2}{T_1}\), ou seja, variações de entropia modeladas por curvas monotônicas em função de \(T\) (aumentam ao aquecer 2→3 e diminuem ao resfriar 4→1).
Assim, a sequência vertical (queda) → curva ascendente → vertical (subida) → curva descendente forma o ciclo fechado correto mostrado em D, com orientação compatível aos sinais de \(Q\) e \( \Delta S\).
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