Questão 6 ITA 2023 · Vestibular 2023 · 1ª fase: Termodinâmica

Quando necessário, use: \(g=10\) m/s²; \(c=3{,}0\times10^8\) m/s; \(\log2\approx0{,}30\); \(\log3\approx0{,}48\); \(\ln10\approx2{,}3\).

Considere uma máquina térmica que opera com um ciclo termodinâmico composto de quatro etapas: (i) expansão isotérmica, à temperatura \(T_q\), saindo do volume inicial \(V_0\) até o volume final \(V_f\); (ii) resfriamento isocórico de \(T_q\) até \(T_f\); (iii) compressão isotérmica, à temperatura \(T_f\), de \(V_f\) até \(V_0\); e (iv) aquecimento isocórico de \(T_f\) até \(T_q\). A máquina é inicialmente preparada para operar com o ar atmosférico como fluido de trabalho. Sobre esse sistema, são feitas as seguintes afirmações:

I. Aumentando-se a razão de expansão, \(r=V_f/V_i\), é possível aumentar o rendimento da máquina mantendo os demais parâmetros fixos.

II. Se o fluido de trabalho fosse substituído por um gás nobre, então o rendimento dessa máquina seria aumentado.

III. Considerando os parâmetros \(r=10\), \(T_f=300\) K e \(T_q=900\) K, o valor do rendimento da máquina é superior a 50%.