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?
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