Um protótipo de máquina térmica caseira baseia-se num motor de quatro etapas e pode ser construído com o…

Questão

Um protótipo de máquina térmica caseira baseia-se num motor de quatro etapas e pode ser construído com o auxílio de uma bomba de bicicleta, uma pequena câmara de pneu e um aquecedor térmico. Na primeira etapa, o gás da câmara de pneu é comprimido adiabaticamente. Na segunda etapa, o gás é aquecido isovolumetricamente. Na terceira etapa, o gás sofre uma expansão adiabática e, finalmente, na quarta etapa, um resfriamento isovolumétrico. Assinale a alternativa que melhor representa o diagrama correspondente a essa máquina térmica no plano pressão (p) x volume (V). Note e adote: Despreze efeitos de dilatação ou contração da câmara do pneu. [FUVEST 2024 - Questão 72] FUVEST - 2024

1. A) [IMAGEM]
2. B) [IMAGEM]
3. C) [IMAGEM]
4. D) [IMAGEM]
5. E) [IMAGEM]

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Identifique cada etapa do ciclo e o que ocorre com p (pressão) e V (volume). Na etapa 1, compressão adiabática: o volume diminui e a pressão aumenta, sem troca de calor, e a curva é mais inclinada que uma isoterma. Na etapa 2, aquecimento isovolumétrico: V permanece constante e a pressão sobe. Na etapa 3, expansão adiabática: o volume aumenta e a pressão cai. Na etapa 4, resfriamento isovolumétrico: V permanece constante e a pressão diminui. Passo 2: Monte a sequência de pontos. Parta do estado inicial, de menor pressão e maior volume. A compressão adiabática leva a um estado de maior pressão e menor volume. O aquecimento a volume constante sobe verticalmente a pressão nesse mesmo volume. A expansão adiabática retorna ao volume inicial com pressão menor que a do ponto anterior, e o resfriamento a volume constante fecha o ciclo no estado inicial. Passo 3: Verifique a forma do ciclo. Ele deve ser um quadrilátero fechado, com dois lados verticais (isovolumétricos, de volumes diferentes entre si) e dois lados curvos (adiabáticos), com as curvas mais inclinadas que hipérboles de temperatura constante. Passo 4: Confira o sentido de percurso. Como a etapa 1 reduz V e aumenta p, e a etapa 3 aumenta V e reduz p, o ciclo percorre os estados na ordem dada pelas etapas, o que define o sentido do diagrama. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa A é a única que reproduz simultaneamente o formato do ciclo, as duas isovolumétricas nos lugares corretos e as adiabáticas com o sentido certo. Passo 6: Diagnóstico das erradas. A alternativa B inverte o sentido de uma das adiabáticas ou do percurso, o que troca compressão por expansão. A alternativa C troca uma das isovolumétricas por uma isobárica, o que contraria a etapa de aquecimento ou resfriamento a volume constante. A alternativa D representa o ciclo percorrido no sentido oposto ao da sequência das etapas. A alternativa E usa curvas de pouca inclinação, como isotermas, o que não corresponde a processos adiabáticos.

💡 Dica: Analise cada etapa do ciclo termodinâmico e relacione com o tipo de transformação no diagrama p-V.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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