Fisica

Question

1.  Durante cada ciclo uma máquina térmica absorve 200 J de calor de um reservatório quente, realiza trabalho e rejeita 160 J para um reservatório frio. Qual o rendimento da máquina?    2.  Uma máquina térmica tem um rendimento de 35 %. a) qual o trabalho efetuado por ciclo, considerando que a máquina recebe 150 J de energia térmica de um reservatório quente em cada ciclo? b) que quantidade de energia térmica é descarregada no reservatório frio por ciclo?   3.  Uma máquina com 20 % de rendimento realiza 100 J de trabalho em cada ciclo. a) qual o calor absorvido em cada ciclo? b) qual o calor liberado em cada ciclo?   4.Uma máquina absorve 400 J de calor e realiza 120 J de trabalho em cada ciclo. a) qual o seu rendimento? b) qual o calor liberado em cada ciclo?  5. Uma máquina absorve 100 J e rejeita 60 J em cada ciclo. a) qual o seu rendimento? b) considerando que cada ciclo dura 0,5 s, calcule a potência dessa máquina em watts.  6.  Uma hora antes dos convidados começarem a chegar para a sua festa você percebe, de repente, que esqueceu de comprar gelo para as bebidas. Assim, você põe as pressas um litro de água a 10 0C em bandejas de cubo de gelo e as coloca no congelador. Você terá gelo a tempo para seus convidados? O rótulo em seu refrigerador especifica que o equipamento tem um coeficiente de desempenho de 5,5 e uma potência avaliada em 550 W. Estima-se que somente    10 % da potência são utilizados para formar o gelo.  7.  Um refrigerador tem um coeficiente de desempenho de 4,0. Que quantidade de calor é descarregada no reservatório quando 200 kJ de calor são removidos do reservatório frio?   8.  9. Um refrigerador absorve 5 kJ de energia do reservatório frio e fornece 8 kJ ao reservatório quente. a) Calcule o coeficiente de desempenho do refrigerador. b) o refrigerador é reversível e executa o processo inverso entre os dois reservatórios, como uma máquina térmica. Qual o seu rendimento?    10. Uma máquina operda com 1 mol de um gás ideal, para o qual        e       , conforme sua substância de trabalho. O ciclo se inicia em P1 = 1 atm e V1 = 24,6 L. O gás é aquecido a volume constante até P2 = 2 atm. Depois, ocorre uma expansão a pressão constante, até o V2 = 49,2 L. Durante esses dois processos o gás absorve calor. O gás é então resfriado a volume constante até que a sua pressão seja novamente de 1 atm. Ele é comprimido a pressão constante até atingir o seu estado original. Durante esses dois últimos processos o gás cede calor. Todos os processos são quase estáticos e reversíveis. a) mostre esse ciclo em um diagrama PV. Calcule o trabalho realizado, o calor adicionado e a variação de energia interna do gás para cada processo do ciclo. b) Calcule o rendimento do ciclo. 11. Um mol de um gás ideal monoatômico, com um volume inicial V1 = 25 L, efetua o ciclo mostrado na figura ao lado. Todos os processos são quase estáticos. Calcule: a) a temperatura em cada etapa do ciclo, b) o fluxo de calor em cada etapa do ciclo e c) o rendimento do ciclo.

Profes A. · Accepted Answer

Vamos resolver cada uma das questões de Física uma a uma.

Cálculo do rendimento da máquina térmica:
$Rendimento (?) = \frac{Trabalho realizado}{Calor absorvido} = \frac{Q_{q u e n t e} - Q_{f r i o}}{Q_{q u e n t e}} = \frac{200 J - 160 J}{200 J} = \frac{40 J}{200 J} = 0, 2 = 20 %$
Para a máquina com rendimento de 35%: a) O trabalho efetuado por ciclo é dado por:
$W = ? \cdot Q_{q u e n t e} = 0, 35 \cdot 150 J = 52, 5 J$

b) A quantidade de energia térmica descarregada no reservatório frio é:
$Q_{f r i o} = Q_{q u e n t e} - W = 150 J - 52, 5 J = 97, 5 J$

Máquina com 20% de rendimento que realiza 100 J de trabalho: a) O calor absorvido em cada ciclo é:
$Q_{q u e n t e} = \frac{W}{?} = \frac{100 J}{0, 2} = 500 J$

b) O calor liberado em cada ciclo é:
$Q_{f r i o} = Q_{q u e n t e} - W = 500 J - 100 J = 400 J$

Máquina que absorve 400 J e realiza 120 J de trabalho: a) O rendimento é:
$? = \frac{W}{Q_{q u e n t e}} = \frac{120 J}{400 J} = 0, 3 = 30 %$

b) O calor liberado em cada ciclo é:
$Q_{f r i o} = Q_{q u e n t e} - W = 400 J - 120 J = 280 J$

Máquina que absorve 100 J e rejeita 60 J: a) O rendimento é:
$? = \frac{W}{Q_{q u e n t e}} = \frac{Q_{q u e n t e} - Q_{f r i o}}{Q_{q u e n t e}} = \frac{100 J - 60 J}{100 J} = \frac{40 J}{100 J} = 0, 4 = 40 %$

b) Dado que cada ciclo dura 0,5 s, a potência em watts é:
$P = \frac{W}{t} = \frac{Q_{q u e n t e} - Q_{f r i o}}{t} = \frac{40 J}{0, 5 s} = 80 W$

Para o problema do gelo: A potência utilizada para formar o gelo é:
$P_{g e l o} = 0, 1 \cdot 550 W = 55 W$

O tempo necessário para congelar 1 litro de água (que é 1 kg e requer 334 kJ para congelar) será:
$Q = 334 k J = 334000 J ⟹ t = \frac{Q}{P_{g e l o}} = \frac{334000 J}{55 W} \approx 6072, 73 s \approx 1, 68 h$

Portanto, você não terá gelo a tempo.

Refrigerador com coeficiente de desempenho (COP) de 4,0: Quando 200 kJ são removidos do reservatório frio:
$Q_{q u e n t e} = Q_{f r i o} \cdot (C O P + 1) = 200 k J \cdot (4 + 1) = 1000 k J$
Refrigerador que absorve 5 kJ e fornece 8 kJ: a) O coeficiente de desempenho é:
$C O P = \frac{Q_{f r i o}}{Q_{q u e n t e}} = \frac{5 k J}{8 k J} = 0, 625$

b) Se o refrigerador é reversível e executa o processo inverso, o rendimento é:
$? = \frac{Q_{q u e n t e} - Q_{f r i o}}{Q_{q u e n t e}} = \frac{8 k J - 5 k J}{8 k J} = \frac{3 k J}{8 k J} = 0, 375 = 37, 5 %$

Diagrama e cálculos do ciclo do gás ideal: Para resolver essa questão, precisamos das relações de estado do gás ideal e os conceitos de trabalho, calor e variação de energia interna. Você precisará dos dados do gráfico e das condições específicas para os processos (não fornecidos).
Temperaturas, fluxo de calor e rendimento do ciclo de 1 mol de gás: Para resolver isso, você usará a equação do gás ideal $P V = n R T$ e calculará as trocas de calor e trabalho em cada etapa do ciclo. Aqui também você precisará de informações adicionais do gráfico para calcular.

Se você precisar de um cálculo específico ou uma orientação adicional, sinta-se à vontade para perguntar!

Carlos R. · Answer

Oi Fabio,1)O rendimento de uma m&aacute;quina &eacute; a raz&atilde;o entre o trabalho efetuado e o calor cedido pelo reservat&oacute;rio quente:Q = Calor Recebido ou Absorvido q = Calor Perdido ou RejeitadoW = Q - q (Trabalho Realizado)n = W/Q (Efici&ecirc;ncia)Pela Primeira Lei (Conserva&ccedil;&atilde;o de Energia) temos, que o trabalho &eacute; o calor absorvido menos o calor perdido pelo sistema.W = Q - qW = 200J - 160J = 40JSendo assim temos que a Efici&ecirc;ncia (n) &eacute;:n = W/Q --> n = 40/200 = 0,20 (20% de rendimento)Esta &aacute;rea &eacute; comumente utilizada para sanar d&uacute;vidas e auxiliar alunos, professores e outros profissionais em eventuais d&uacute;vidas, sendo assim sugiro que voc&ecirc; procure um professor que possa ajuda-lo na compreens&atilde;o dos demais exerc&iacute;cios, j&aacute; que a lista &eacute; extensa, al&eacute;m disso a Termodin&acirc;mica &eacute; um assunto abrangente e com muitos detalhes referente a gr&aacute;ficos de ciclos, tabelas de consulta e conceitos que se n&atilde;o forem bem fixados far&atilde;o falta.Att,Carlos Roa

Marco S. · Answer

mande por tarefa ...exercício muito longo

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