CAPTULO 22: LEIS DOS GASES IDEAIS COMPLEMENTO PARA O PROFESSOR

FSICA POR 40 PROFESSORES: UMA NOVA VISO 16

09. (UFAL-2010) A cada ciclo de funcionamento, o motor de um certo automvel retira 40 kJ do compartimento da fonte quente, onde se d a queima do combustvel, e realiza 10 kJ de trabalho. Sabendo que parte do calor retira-do da fonte quente dispensado para o ambiente (fonte fria) a uma temperatura de 27 C, qual seria a tempera-tura no compartimento da fonte quente se esse motor operasse segundo o ciclo de Carnot? Dado: considere que as temperaturas em graus centgrados, TC, e Kelvin, TK, se relacionam atravs da expresso TC = TK 273. a) 127 C b) 177 C c) 227 C d) 277 C e) 377 C Soluo

Temos a seguinte situao ? 27 273 300q fT T K= = + =

q

W

Q = e 1 f

q

T

T = , ento:

300104 1200 3 1200 400

40

q

q q q q

q

TkT T T T K

k T

= = = =

TC = 400 273=127C 10.(FAAP-SP) Quando certa mquina a vapor desenvolve uma potncia til de 7 kW, recolhem-se 5 kcal por segun-do no seu condensador, que est a 25C. a) calcular o rendimento da mquina. b) Sabendo-se que esse rendimento igual 9/10 do rendimento trmico mximo, qual a temperatura da caldei-

ra? Dar a resposta em graus Celsius e adotar 1 cal = 4,2 J Soluo: Pu =7 kW, Pd=5 kcal/s=21 kW Pt=7 kW+21 kW=28 kW

50,25 25%

28u

t

P kWou

P kW = = =

b) rendimento mximo =max( )

0,250,278

0,9 0,9Carnot

= = =

calculo da temperatura da caldeira

298 2980,278 0,278 298 412,74

0,722

q f q

q q q

q q

T T TT T T K

T T

= = = = =

412,74 273 139,74qT C= =

11. Uma bomba de calor de Carnot, ou ideal, usada para aquecer uma casa at uma temperatura de Tq=294 K (21C). Qual o trabalho que deve ser realizado pela bomba para colocar Qq=3350 J de calor dentro da casa quando a temperatura externa Tf for : a) 273 (0C) b) 252 (-21C)

2( )friaQ

eW

= ; ( )

( ) ( )

2

1 2

fria

quente fria

Te

T T=

; f f

q q

Q T

Q T= e

q f f qW Q Q Q W Q= =

q f f f

q q q q

q q q q

W Q T T TW Q Q W Q Q

Q T T T

= = =

'

12. Queremos congelar 200 kg de gua a 0C, utilizando um refrigerador cuja eficincia vale 1/3 da eficincia do refrigerador ideal de Carnot. Se a temperatura da sala vale 29C, quantas calorias so transferidas para a sala, sob forma de calor, e qual o trabalho neces-srio? (Dado: Lfuso=80 cal/g) Soluo Teremos a seguinte situao: Na mudana de estado de agregao (gua-gelo) a temperatura constante (Tf=273 K) e sistema gua-gelo se comporta como a fonte fria. Admitindo que a sala seja a fonte quente e tenha temperatura constante Tq=302 K.

273 2739,4

302 273 29f

Carnot

q f

Te

T T= = = =