Etapa 5 - passo 1 atps termodinâmica

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Etapa 5 - Passo 1 ATPS Termodinâmica
Leitura do site: “http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html”

Etapa 5 - Passo 2 ATPS Termodinâmica
Ciclo motor de Carnot

Um motor de Carnot é um dispositivo ideal que descreve um ciclo de Carnot. Trabalha entre duas fontes, tomando calor Q1 da fonte quente e a temperatura T1, produzindo um trabalho W, e cedendo um calor Q2 a fontefria a temperatura T2.

Em um motor real, a fonte quente é representada pela caldeira de vapor que adiciona o calor, o sistema cilindro-êmbolo produz o trabalho,  e é cedido calor a fonte fria que é a atmosfera.

Ciclo refrigerador de Carnot

A máquina de Carnot também pode funcionar em sentido inverso, denominando-se então refrigerador. É extraído calor Q2 da fonte fria aplicando umtrabalho W, e cede Q1 a fonte quente.
Em um refrigerador real, o motor conectado a rede elétrica produz um trabalho que é empregado para extrair um calor da fonte fria (a cavidade do refrigerador) e é cedido calor a fonte quente, que é a atmosfera.

Segue um esboço sobre o ciclo de Carnot, este ciclo se define como um processo cíclico reversível que utiliza um gás perfeito, e que consta de duastransformações isotérmicas e duas adiabáticas, tal como é mostrado na figura.

Agora temos a representação gráfica do ciclo de Carnot em um diagrama p-V é o seguinte:
| Ramo PaVa - PbVb isotérmica a temperatura ThRamo PbVb - PcVc adiabáticaRamo PcVc - PdVd isotérmica a temperatura Tc Ramo PdVd - PaVa adiabática |

Em qualquer ciclo, temos que obter a partir dos dados iniciais:
- A pressão,volume de cada um dos vértices.
- O trabalho, o calor e a variação de energia interna em cada um dos processos.
- O trabalho total, o calor absorvido, o calor cedido, e o rendimento do ciclo.
Os dados iniciais são os que figuram na tabela abaixo. A partir destos dados, temos de preencher os vazios da tabela.
Variáveis | A | B | C | D |
Pressão p (atm) | pA |   |   |   |
Volume v (l) | vA |vB |   |   |
Temperatura T (K) | T1 | T1 | T2 | T2 |
 
Para o gráfico acima podemos verificar as seguintes etapas.
Para obter as variáveis e grandezas desconhecidas faremos uso das fórmulas que figuram no quadro-resumo das transformações termodinâmicas.
1 - Transformação A->B (isotérmica)
A pressão pB é calculada a partir da equação do gás ideal
Variação de energia internaTrabalho
Calor
 
2 - Transformação B->C (adiabática)
A equação de estado adiabática é ou então, . Explicitamos vc da equação da adiabática . Conhecido vc e T2 obtemos pc, a partir da equação do gás ideal. .
Calor
Variação de energia interna
Trabalho
 
3 - Transformação C->D (isotérmica)
Variação de energia interna

Trabalho

Calor
 
4 - Transformação D-> A(adiabática)
Explicitamos vD da equação da adiabática . Conhecido vD e T2 obtemos pD, a partir da equação do gás ideal. .
Calor
Variação de energia interna
Trabalho
 
Para o ciclo completo, temos:
*Variação de energia interna

Em um processo cíclico reversível a variação de energia interna é zero
*Trabalho

Os trabalhos nas transformações adiabáticas são iguais e opostos. A partir dasequações das duas adiabáticas a relação entre os volumes dos vértices  é , o que nos conduz a expressão final para o trabalho.
*Calor
Na isotérmica T1 é absorvido calor Q>0 já que vB>vA de modo que
Na isotérmica T2 é cedido calor Q<0 já que vD<vC
*Rendimento do ciclo
Define-se rendimento como o quociente entre o trabalho realizado e o calor absorvido

Etapa 5 - Passo 3 ATPSTermodinâmica
O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha. Foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel.
Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automóveis de passeio atualmente. Para esta...
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