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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

Questão 18 — Física: Termodinâmica — Ciclos e Rendimento

Física Termodinâmica — Ciclos e Rendimento

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2017 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para constantes: Aceleração da gravidade: 10 m/s². Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. Conversão de unidade: 1,0 cal = 4,2 J. Massa específica da água: 1g/cm³. Massa da Terra: 6,0 × 10²⁴kg. Raio da Terra: 6,4 × 10⁶m. Constante de Boltzman: k_B = 1,4 × 10⁻²³J/K. Constante dos gases: R = 8,3 J/mol.K. Massa atômica de alguns elementos químicos: M_C = 12 u, M_O = 16 u, M_N = 14 u, M_Ar = 40 u, M_Ne = 20 u, M_He = 4 u. Velocidade do som no ar: 340 m/s. Massa específica do mercúrio: 13,6 g/cm³. Permeabilidade magnética do vácuo: 4π × 10⁻⁷ Tm/A. Constante de Gravitação universal G = 6,7 × 10⁻¹¹m³/kg.s².

Uma transformação cíclica XYZX de um gás ideal indicada no gráfico P × V opera entre dois extremos de temperatura, em que YZ é um processo de expansão adiabática reversível. Considere R = 2,0 cal/mol.K = 0,082 atm.ℓ/mol.K , P_Y = 20 atm, V_Z = 4,0 ℓ, V_Y = 2,0 ℓ e a razão entre as capacidades térmicas molar, a pressão e a volume constante, dada por C_P/C_V = 2,0. Assinale a razão entre o rendimento deste ciclo e o de uma máquina térmica ideal operando entre os mesmos extremos de temperatura.

Diagrama P × V: de X sobe verticalmente (volume constante) até Y; de Y desce por uma curva adiabática até Z; de Z volta horizontalmente (pressão constante) até X.
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Gabarito: B

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA Vestibular 2017 — página 1