Exercício 6011

Um grande cilindro, com ar inicialmente à pressão P, e temperatura ambiente (T; = 300 K), quando aquecido, pode provocar a elevação de uma plataforma A, que funciona como um pistão, até uma posição mais alta. Tal processo exemplifica a transformação de calor em trabalho, que ocorre nas máquinas térmicas, à pressão constante. Em uma dessas situações, o ar contido em um cilindro, cuja área da base S é igual a 0,16 m, sustenta uma plataforma de massa Ma =160 kg a uma altura H, = 4,0 m do chão (situação |). Ao ser aquecido, a partir da queima de um combustível, o ar passa a uma temperatura T>, expandindo-se e empurrando a plataforma até uma nova altura Hz = 6,0 m (situação Il). Para verificar em que medida esse é um processo eficiente, estime: a) A pressão P, do ar dentro do b) A temperatura T; do ar no cilindro, em kelvins, na situação Il. lindro, em pascals, durante a operação. (Po) (Po) Ls s Al 9 =| A dono = P, P, =4,0m T; th Situação | Situação II c) A eficiência do processo, indicada pela razão R = AE,/Q, onde AE, é a variação da energia potencial da plataforma, quando ela se desloca da altura H; para a altura Hz, e Q, a quantidade de calor recebida pelo ar do cilindro durante o aquecimento. NOTE E ADOTE: Densidade do ar a 300K = 1,1 kg/m? PV=nRT; Pamostérica = Po = 1,00 x 10º Pa; Calor específico do ar a pressão constante Cy =1,0x 10° J/(kg-K) 1Pa=1 Nim?