UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
FÍSICA 2
PROFESSOR: Me. Gerson Anderson de Carvalho Lopes
Lista 7
Data de entrega: até 31/12/2020.
Máquinas térmicas/ eficiência térmica
1) (1,0 ponto) Uma usina termoelétrica moderna opera com vapor de água
superaquecido, a temperaturas da ordem de 500ºC, e é resfriada com água de rio,
tipicamente a 20ºC. Devido a inúmeros tipos de perdas, a eficiência máxima que
se consegue atingir na prática é da ordem de 40%. Que fração da eficiência
máxima idealmente possível para estes valores isto representa?
Potência e taxa de transferência de calor
2) (1,0 ponto) Um motor a gasolina consome 1,61 × 104 J de calor e realiza 3.700 J
de trabalho em cada ciclo. O calor é obtido pela queima de gasolina com calor de
combustão igual a 4,60 × 104 J/g.
(a) (0,25 ponto) Qual é a eficiência térmica?
(b) (0,25 ponto) Qual é a quantidade de calor rejeitada em cada ciclo?
(c) (0,25 ponto) Qual é a massa de combustível queimada em cada ciclo?
(d) (0,25 ponto) Se o motor gira com 60,0 ciclos por segundo, qual é a potência
fornecida pelo motor em quilowatts? E em cavalos-vapor?
Ciclo Otto
3) (1,5 ponto) A figura abaixo, onde AB e CD são adiabáticas, representa o ciclo
Otto, esquematização idealizada que representa o que acontece num motor a
gasolina de 4 tempos: AB representa a compressão rápida (adiabática) da mistura
de ar com vapor de gasolina, de um volume inicial V0 para V0/r (r é a taxa de
compressão); BC representa o aquecimento a volume constante devido à ignição;
CD é a expansão adiabática dos gases aquecidos, movendo o pistão; DA simboliza
a queda de pressão associada à exaustão dos gases da combustão. A mistura é
tratada como um gás ideal de coeficiente adiabático γ.
(a) (0,75 ponto) Mostre que o rendimento do ciclo Otto é dado por:
𝜂 = 1 − 𝑇𝐷−𝑇𝐴
𝑇𝐶−𝑇𝐵= 1− (1
𝑟)γ−1
