Questão 72 Fuvest 2024 - 1ª fase
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.
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O enunciado nos informa que ocorrerá uma compressão adiabática, um aquecimento isovolumétrico, uma expansão adiabática e um resfriamento isovolumétrico.
Nas transformações isovolumétricas o volume não é alterado, e temos retas verticais no plano p 𝑥 V. Com essa informação já podemos descartar a alternativa c.
Nos processos adiabáticos ocorre mudança na pressão ao longo da transformação. Isso significa que não encontraremos retas horizontais (que indicariam transformações isobáricas) no diagrama. Isto indica que as alternativas b e e estão incorretas.
As alternativas a e d são as possibilidades restantes. Nestes dois diagramas encontramos a compressão e a expansão adiabática, bem como o aquecimento e o resfriamento isovolumétrico. No entanto apenas a alternativa a, correta, apresenta estes processos na ordem apresentada no enunciado. Um outro fato que atesta esse ser o ciclo adequado é o diagrama indicar as transformações no sentido horário no plano p 𝑥 V, caracterizando uma máquina térmica da qual se obtém trabalho.
O item d está incorreto pois nele as transformações ocorrem na ordem: expansão adiabática, aquecimento isovolumétrico, compressão adiabática, e resfriamento isovolumétrico.